Question

高中化学一道题（要详细过程）

现有一包铝热剂是铝粉和氧化铁粉末的混合物，在高温下使之充分反应，将反应后的固体分为两等份，进行如下实验（计算pH时假定溶液体积没有变化）
①向其中一份固体中加入100 mL 2.0 mol/L的NaOH溶液，加热使其充分反应后过滤，测得滤液的pH＝14；
②向另一份固体中加入140 mL 4.0 mol/L的HCl溶液，使固体全部溶解，测得反应后所得溶液中只有H＋、Fe2＋和Al3＋三种阳 离子且pH＝0
⑴计算这包铝热剂中铝的质量和氧化铁的质量。
⑵计算实验②产生气体的体积（标准状况）。

Answer 1

①中反应后滤液的pH＝14，即氢氧根离子的浓度为1mol/L，所以反应的氢氧根离子的物质的量为0.1L ×（2.0-1） mol/L=0.1mol，因为Al、氧化铝与氢氧化钠反应后都以AlO2-形式存在，而Fe、氧化铁不与氢氧化钠反应，那么溶液里的溶质就是NaAlO2、NaOH,根据2 Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O
结合钠离子守恒（总物质的量为0.2mol）所以上述两种物质的量分别为0.1mol。②中固体全部溶解，pH＝0，则氢离子的浓度为1mol/L，所以参加反应的氢离子的物质的量为0.14L×（4.0-1）mol/L=0.42mol，即盐酸剩余溶质（HCl）0.14mol，由①中知道铝元素物质的量为0.1mol，所以结合0.3mol的氯离子，故还有0.42mol-0.3mol=0.12mol的氯离子与亚铁离子结合，所以Fe2+=(0.56-0.14-0.1x3)/2=0.06mol
（1）因为将反应后的固体分为两等份，所以Fe有0.06mol×2=0.12mol，即氧化铁为0.06mol。Al有0.1mol×2=0.2mol，所以mAl=0.2molx27g每mol=5.4g,Fe2O3的质量为0.06mol×160g每mol=9.6g.
（2）根据反应2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 可知0.2mol的铝与0.06mol的氧化铁反应后剩余0.08mol的铝、生成0.12mol的铁。所以实验②中所得氢气在标准状况下体积为:

　　V(H2)=n(H2)×22.4L/mol=[n（Al）×1/2×3/2+n(Fe)×1/2]×22.4L/mol=2.688L
理解请及时采纳！！祝你进步！！不懂再问，qq：123815890

Answer 2

第一个反应后溶液显碱性，说明Al都以AlO2-形式存在，Fe之类的不反应，那么溶液里的物质就是NaAlO2、NaOH,[OH-]=1mol/L,AlO2-=0.1mol
第二个反应，，由（1），Al3+=0.1mol，H+=0.14mol,Cl-=0.56mol,所以Fe2+=(0.56-0.14-0.1x3)/2=0.06mol
（1）因为将反应后的固体分为两等份，所以Fe有0.12mol，Al有0.2mol，所以mAl=0.2x27=5.4g,Fe2O3=9.6g.
（2）本来H+有0.14x4=0.56mol,0.56-0.14=0.42mol，所以H+减少了0.42mol,所以产生了0.21mol的气体，即0.21x22.4=4.704L
不懂继续追问，谢谢！

追问

答案上写的气体是2.668L啊····

追答

恩刚才有点问题。现在好了。实验①中用去n（NaOH）=100mL÷1000×（2.0mol/L-1.0mol/L）=0.1mol

　　无论是Al还是Al2O3,与NaOH溶液反应后都生成NaAlO2，铝热剂中n（Al）=2n（NaOH）=0.2mol,m(Al)=5.4g

　　实验②所得溶液中,根据”电荷守恒”有n(H+)+2n(Fe2+)+3n(Al3+)=n(Cl-),则

　　n(Fe2+)=(140×4.0-140×1.0-3×0.1)/2=0.06mol

　　铝热剂中n(Fe2O3)=n(Fe2+)×1/2×2=0.06mol,m(Fe2O3)=9.6g

　　(3)方法一:根据上述计算结果,铝热反应充分进行后所得固体混合物中含0.08molAl和0.12molFe

　　实验②中所得氢气在标准状况下体积为:

　　V(H2)=n(H2)×22.4L/mol=[n（Al）×1/2×3/2+n(Fe)×1/2]×22.4L/mol=2.688L
标准答案。还有不懂的继续问。我刚高三。

追问

铝热剂中n（Al）=2n（NaOH）这是为啥啊？
Al和naoh于al2o3与naoh反应不是应该是3比4么

Answer 3

第一个反应后溶液显碱性，说明Al都以AlO2-形式存在，Fe之类的不反应，那么溶液里的物质就是NaAlO2、NaOH,[OH-]=1mol/L,AlO2-=0.1mol
第二个反应，，由（1），Al3+=0.1mol，H+=0.14mol,Cl-=0.56mol,所以Fe2+=(0.56-0.14-0.1x3)/2=0.06mol
（1）因为将反应后的固体分为两等份，所以Fe有0.12mol，Al有0.2mol，所以mAl=0.2x27=5.4g,Fe2O3=9.6g.
（2）本来H+有0.14x4=0.56mol,0.56-0.14=0.42mol，所以H+减少了0.42mol,所以产生了0.21mol的气体，即0.21x22.4=4.704L

Answer 4

和碱反应：NaAlO2（0.1mol）、NaOH(0.1mol)
和酸反应：AlCl3（0.1mol）、FeCl3（0.04mol）、HCl（0.14mol）剩下的就不用说了吧

Answer 5

上面那2个互相抄袭滴~

追问

我做不来，只知道答案啊，你会做吗

追答

..你是高几？
我今年刚高一~ 中考化学51~