Question

鈉、鎂、鋁、鐵等金屬在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、航天事業(yè)中有著廣泛的用途．
（1）4.8gAl在空氣中放置一段時間之后，質(zhì)量變?yōu)?.28g，則未發(fā)生變化的鋁的質(zhì)量為

 

g．
（2）向10mL 0.2mol/L的氯化鋁溶液中逐滴加入未知濃度的氫氧化鋇溶液，測得滴加10mL與滴加30mL時所得沉淀一樣多．求氫氧化鋇溶液的物質(zhì)的量濃度．
（3）將鎂、鋁合金6.3g混合物加入到某濃度的硝酸中，產(chǎn)生標(biāo)況下的氣體8.96L（假設(shè)反應(yīng)過程中還原產(chǎn)物是NO和NO₂的混合氣體），向所得溶液中加入氨水至沉淀達到最大量，沉淀干燥后測得的質(zhì)量比原合金的質(zhì)量增加10.2g，計算還原產(chǎn)物中NO和NO₂的物質(zhì)的量之比．
（4）現(xiàn)有一包鋁熱劑是鋁粉和氧化鐵粉末的混合物，在高溫下使之充分反應(yīng)，將反應(yīng)后的固體分為兩等份，進行如下實驗（計算pH時假定溶液體積沒有變化）：①向其中一份固體中加入50mL 3.0mol/L的NaOH溶液，加熱使其充分反應(yīng)后過濾，測得濾液的c（OH^-）為1.0mol/L；②向另一份固體中加入100mL 4.0mol/L的HCl溶液，使固體全部溶解，測得反應(yīng)后所得溶液中只有H⁺、Fe²⁺和Al³⁺三種陽離子且c（H⁺）為0.2mol/L，計算這包鋁熱劑中鋁的質(zhì)量和氧化鐵的質(zhì)量．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)鋁和氧氣的關(guān)系利用差量法計算；
（2）向氯化鋁溶液中逐滴加入氫氧化鋇溶液時發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+H₂O，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系式計算；
（3）根據(jù)金屬的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化為沉淀時固體增加的質(zhì)量計算鎂、鋁的物質(zhì)的量，再根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子相似計算一氧化氮和二氧化碳的物質(zhì)的量之比；
（4）根據(jù)題意①知，氫氧化鈉過量，根據(jù)反應(yīng)的氫氧化鈉計算偏鋁酸鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)鋁原子守恒計算鋁的質(zhì)量；
②溶液呈酸性，說明溶液中鹽酸過量，根據(jù)①知，鋁離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)電荷守恒計算鐵離子的物質(zhì)的量，根據(jù)質(zhì)量公式計算氧化鐵的質(zhì)量．

解答：解：（1）鋁和氧氣的反應(yīng)方程式為4Al+3O₂=2Al₂O₃，根據(jù)方程式知，固體增加的質(zhì)量就是氧氣的質(zhì)量，
設(shè)未參加反應(yīng)的鋁的質(zhì)量為ag，則參加反應(yīng)的鋁的質(zhì)量為（4.8-a）g
4Al+3O₂=2Al₂O₃  固體質(zhì)量增加
108             96
（4.8-a）g      （5.28-4.8）g  
108：96=（4.8-a）g：（5.28-4.8）g  
9：8=（4.8-a）：0.48，
a=4.26g，
故答案為：4.26g；
（2）n（AlCl₃）=0.2mol/L×0.01L=0.002mol，
設(shè)氫氧化鋇的物質(zhì)的量濃度為x，
2AlCl₃+3Ba（OH）₂=2Al（OH）₃↓+3BaCl₂
2        3         2      
        0.01xmol 

0.01x×2

3

mol
根據(jù)鋁原子守恒知，當(dāng)完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀時，n（[Al（OH）₃]=n（AlCl₃）=0.002mol，
根據(jù)2AlCl₃+3Ba（OH）₂=2Al（OH）₃↓+3BaCl₂知，完全沉淀時需要n[Ba（OH）₂]=

0.002mol

2

×3=0.003mol，
根據(jù)題意知，與氫氧化鋁反應(yīng)的氫氧化鋇的物質(zhì)的量=（0.03x-0.003）mol，
根據(jù)2Al（OH）₃+Ba（OH）₂=Ba（AlO₂）₂+4H₂O可知，生成偏鋁酸鋇需要n[Al（OH）₃]=2n[Ba（OH）₂]=2（0.03x-0.003）mol，
根據(jù)鋁原子守恒得剩余n[Al（OH）₃]=0.002mol-2（0.03x-0.003）mol，
測得滴加10mL與滴加30mL所得沉淀同樣多，所以

0.02x

3

mol=0.002mol-2（0.03x-0.003）mol，
x=0.12mol/L，
答：氫氧化鋇的物質(zhì)的量濃度為0.12 mol/L；
（3）鎂、鋁最后轉(zhuǎn)化為沉淀氫氧化鎂和氫氧化鋁，固體增大的質(zhì)量是氫氧根離子的質(zhì)量，則氫氧根離子的物質(zhì)的量=

10.2g

17g/mol

=0.6mol，
設(shè)鎂的物質(zhì)的量為xmol，鋁的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)金屬單質(zhì)的質(zhì)量、轉(zhuǎn)化為沉淀增加的質(zhì)量列方程得

24x+27y=6.3g 2x+3y=0.6

，
解得

x=0.15 y=0.1

，
鎂、鋁和硝酸反應(yīng)生成氮氧化物時轉(zhuǎn)移電子相等，氮氧化物的物質(zhì)的量=

8.96L

22.4L/mol

=0.4mol，每個二氧化氮、一氧化氮分子中都只含一個氮原子，
設(shè)一氧化氮、二氧化氮的物質(zhì)的量分別為n（NO）、n（NO₂），

n(NO)+n(NO2)=0.4 n(NO)×3+n(NO2)×1=0.15×2+0.1×3

，
解得

n(NO)=0.1 n(NO2)=0.3

，
則一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為0.1mol：0.3mol=1：3，
答：一氧化氮和二氧化氮的物質(zhì)的量之比為1：3；
（4）①中氫氧化鈉過量，溶液中的溶質(zhì)是偏鋁酸鈉和氫氧化鈉，溶液中n（NaOH）=1.0mol/L×0.05L=0.05mol，根據(jù)鈉原子守恒得n（NaAlO₂）=（3.0-1.0）mol/L×0.05L=0.1mol，根據(jù)鋁原子守恒知，鋁的物質(zhì)的量也是0.1mol，則m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g；每份中鋁的質(zhì)量相等，所以鋁熱劑中鋁的質(zhì)量是5.4g；
②該溶液呈酸性，則鹽酸過量，根據(jù)②知，該溶液中鋁離子的物質(zhì)的量為0.1mol，鋁離子的物質(zhì)的量濃度=

0.1mol

0.1L

=1mol/L，溶液呈電中性，陰陽離子所帶電荷相等，設(shè)亞鐵離子的物質(zhì)的量為n（Fe ²⁺ ），根據(jù)電荷守恒得c（H⁺）+2 c（Fe ²⁺ ）+3n（Al³⁺ ）=c（Cl^-），
0.2mol/L+2c（Fe ²⁺）+3×1mol/L=4.0mol/L，
 c（Fe ²⁺）=0.4mol/L，根據(jù)鐵原子守恒得則n（Fe₂O₃）=

1

2

n（Fe ²⁺）=

1

2

×0.4mol/L×0.1L=0.02mol，m（Fe₂O₃）=0.02mol×160g/mol=3.2g，兩份中氧化鐵質(zhì)量相等，所以鋁熱劑中氧化鐵的質(zhì)量為6.4g，
答：鋁熱劑中鋁的質(zhì)量是5.4g，氧化鐵的質(zhì)量是6.4g．

點評：本題以鋁為載體考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計算，明確物質(zhì)之間的反應(yīng)結(jié)合原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒來分析解答，注意（4）中很多同學(xué)往往只計算一份中鋁和氧化鐵的質(zhì)量而導(dǎo)致錯誤，為易錯點．