Question

（8分）一定質量由鋁粉和四氧化三鐵組成的鋁熱劑，在隔絕空氣的條件下灼燒，使之充分反應。將所得混合物研細并分成兩等份，分別投入過量的燒堿溶液和鹽酸中，充分反應后，前者消耗m mol NaOH，放出0.336 L氣體；后者消耗n mol HCl，放出V L氣體。若將等質量的這種鋁熱劑中鋁粉與足量的稀硫酸反應，可得到3.36 L氣體（氣體體積均在標準狀況下測定）。求：
（1）該鋁熱劑組成成分的質量分數(shù)。
（2）m、n、V的值。

Answer 1

(1)φ(Al)="27.95% " φ(Fe₃O₄)=72.05%
(2)m="0.05" mol  n="0.24" mol
V="1.344" L

根據(jù)題意，進行鋁熱反應后的混合物投入燒堿溶液中，產生氣體，說明鋁粉過量，F(xiàn)e₃O₄完全反應。由于等質量的鋁和酸、堿反應，放出H₂的量相等，由2Al～3H₂可知：
原鋁熱劑中鋁的總質量m₁(Al)=×27 g·mol^-1="2.7" g
發(fā)生鋁熱反應后剩余鋁的質量m₂(Al)= ×2×27 g·mol^-1="0.54" g
鋁熱反應消耗鋁的質量m₃(Al)="2.7" g-0.54 g="2.16" g
(1)由8Al+3Fe₃O₄9Fe+4Al₂O₃,則
m(Fe₃O₄)=="6.96" g
m(Fe)= ="5.04" g
m(Al2O3)=="4.08" g
故φ(Al)=×100%=27.95%
φ(Fe₃O₄)=1-27.95%=72.05%
(2)根據(jù)原子守恒Al～NaAlO₂～NaOH
m="n(NaOH)=" ="0.05" mol
由2Al～6HCl～3H₂  Al₂O₃～6HCl  Fe～2HCl～H₂
n=n(HCl)=×3+×6+×2="0.24" mol
V=V(H₂)="(" )×22.4 L·mol^-1="1.344" L