铝粉和氧化铁粉末的混合物制成的铝热剂可用于焊接钢轨.现取不同质量的该铝热剂分别和100mL同浓度的NaOH溶液反应,所取铝热剂的质量与产生气体的体积关系如表(气体体积均在标准状况下测定).
① | ② | ③ | |
铝热剂质量/g | 7.5 | 15.0 | 20.0 |
气体体积/L | 3.36 | 6.72 | 6.72 |
(2)该铝热剂中铝的质量分数
(3)15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量.
(1)铝热剂加入NaOH溶液中发生:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,由②③组数据可知NaOH完全反应,
n(H2)=
=0.3mol,6.72L 22.4L/mol
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n(NaOH) 0.3mol
n(NaOH)=0.2mol,
c(NaOH)=
=2mol/L,0.2mol 0.1L
答:NaOH溶液物质的量浓度为2mol/l;
(2)①中NaOH剩余,Al完全反应,n(H2)=
=0.15mol,3.36L 22.4L/mol
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2mol 3mol
n(Al) 0.15mol
n(Al)=0.1mol,
m(Al)=0.1mol×27g/mol=2.7g,
ω(Al)=
×100%=36%,2.7g 7.5g
答:该铝热剂中铝的质量分数为36%;
(3)15g铝热剂中含n(Al)=
=0.2mol,15g×36% 27g/mol
m(Al)=15g×36%=5.4g,
m(Fe2O3)=15g-5.4g=9.6g,
n(Fe2O3)=
=0.06mol,9.6g 160g/mol
则Al过量,
Fe2O3+2Al
2Fe+Al2O3, 高温 .
1mol 2mol
0.06mol n(Fe)
n(Fe)=0.12mol
m(Fe)=0.12mol×56g/mol=6.72g,
答:15g该铝热剂发生铝热反应理论上产生铁的质量为6.72g.