突破铝系计算题的三大难点——铝热剂·铝土矿·铝合金.pdf

中 学 化 学2 0 0 1 年 第 6期 突破铝 系计算题 的三大难点 铝热剂 铝土矿 铝合金 湖南省 双峰县第 一中学4 1 7 7 0 0 朱如平 在学 习过程 中， 与 铝元 素相关 的计算 题 ， 主要 有 三大难 点 铝 热 剂 、 铝土 矿 、 铝 合 金 ， 本 文 结 合实例谈谈解题思路与计算方法技巧， 旨在启迪 思维 ， 供参考 。 一 、铝热剂难点的突破从原理入手 例 1 有铝 粉 和 四氧 化 三 铁 组 成 的 铝 热 剂 ， 在 隔绝空气 的条件 下 灼 烧 ， 使 之 充 分反 应 。将 所 得混合 物研 细并分 成 两 等 份 ， 分别 投 入 过量 的烧 碱溶 液 和盐 酸 中， 充 分 反 应 后 ， 前 者 消 耗 m m o l N a O H， 放 出 0 ． 3 3 6 L气 体 ； 后者 消 耗 玮m o l H C 1 ， 放 出 L气 体 。若 将等质 量 的这种 铝热剂 中的铝粉 与足量 的稀 硫 酸 反 应 ， 可 得 到 3 ． 3 6 L气 体 气 体 体 积均在 标况下 测定 。求 1 该 铝热 剂 的组成成 分 的质 量分 数 。 2 m、 、 V的值 。 解 析发生 的反应 为 8 A I 3 F e 3 0 4 4 Al 2 0 3 9 F e 依题 意知 ， 铝热剂 中铝粉 过量 。 由2 A I 一 3 千知 ， 过量的铝粉为 盟 2 0 ．0 2 mo l 2 2 ．4 L ／ to o l 了 2 u 0 2 m o l 原 铝热 剂 中的铝粉 为 2 0 ． 1 m o l1 m o l 了 则参加 铝热 反应 的铝 粉为 0 ． 1 m o l 一0 ． 0 2 m o l 0 ． 0 8 m o l 。 由铝 热 反 应 的 化 学 方 程 式 可 知 原 F e 3 0 4 为 0 ． 0 3 m o l ， 生 成 0 ． 0 4 m o l 0 3 和 0 ． 0 9 m o l F e o 1 原 铝 热 剂 中 有 0 ． 1 m o l A I和 0 ． 0 3 m o l F e 3 0 4 ， 其总质 量为 0． 1 mo l 2 7 g ／too ] 0． 0 3 mo l 2 3 2 g ／ too ]9． 6 6g 从而求 出铝热剂 中各组 分 的质 量分 数为 w a i 2 ． 7 g； 1 0 0 ％ 2 7 ．9 5％ l 3 o 4 1 0 0 ％ 7 2 ． 0 5 ％ 或 F e 3 0 4 1 2 7 ． 9 5 ％ 7 2． 0 5 ％ 2 铝热 剂在充 分灼 烧 、 充 分 反应 后 ， 每 一等 份混合 物 中含 0 ． 0 2 m o l 0 3 、 0 ． 0 4 5 m o l F e 及 过量 的 0． 0 1 mo l A I 。 一 N a O H 0 32 N a O H 0． 0 1 m0 l j 0． 0 1 mo l 0． 0 2mo t 0． 0 4mo l 则 消耗 的 N a O H为 m 0． 0 1 mo l 0． 04mo l 0． 0 5mo l 0 3 6 HC 1 0． 0 mo l 0． 1 2mo l F e 一 2 H C I H2 千 0． 04 5 r n D 1 j 0． 0 9 mo l 0． 04 5 mo l A I 一 3 H C I 一 { 千 ● 0． 0 1 mo l 0． 0 3 mo l 0． 01 5 mo l 消耗 的盐 酸为 玮0． 1 2 mo l0． 0 9 mo l0． 0 3 mo l 0． 2 4 mo l 放 出的 体积 为 V 0 ． 0 4 5m o l 0 ． 0 1 5ro o d2 2 ． 4L ／ to o l 1． 3 4 4 L 综 上所述 ， 知 m0 ． 0 5 m o l ，／ 1 , 0 ． 2 4to o l ， V1． 3 4 4 L 。 二、铝土矿难点的化解技法 从图象入手 后 过 滤 。 向 滤 液 中 加 圈1 人 1 0 m o l ／ L N a O H 溶 液 ， 产 生 沉 淀 的 质 量 与 加 入 N a O H溶液 体积 的关 系如 图 1 。求 1 H 2 S o 4 溶 液 的物质 的量浓 度是 多少 2 若 b 2 ． 7 5 ， 则铝 土矿 中各组 分的质量 分 维普资讯 1 4 数 是 多少 3 b的 范 围 在 之 间 ， 在 这 个 范 围 内 b 值 越大 ， 的含量 越 少 。 解 析 1 由 图 1可 知 ， 当产 生 沉 淀 的量 为 最 大 值 时 ， 对 应 加 入 的 N a O H溶 液 体 积 为 3 5 m L ， 用酸 碱对 消 法 ， 据 I - h S O 4 2 N a O H有 c I - h S O 4 1． 75 mo l ／L 2 溶 解 O H 3 消耗 的 N a O H为 4 5 3 5 1 0 一 L1 0 m o l ／ L 0 ． 1 m o l 根据 O H 3N a O H N a _MO 22 H 2 O 知 ， 0 H 3 为 0 ． 1 mo l ， 说 明 原 样 品 中 有 0 ． 0 5 m o l ，其 质 量为 m A h 0 3 0 ． 0 5 r a o l 1 0 2 m 0 1 5 ． 1 g 03 2 A P 一6 OH一 0． 0 5 mo l 0． 1 mo l 0． 3 mo l 沉 淀 消耗 的 N a O H溶 液 的体 积为 V N a O H -0 ． 0 3 L 3 0 m L 则 与 F e 3 反应 的 N a O H溶 液体 积 为 3 5 mL一3 0mL一2． 7 5 mL2． 2 5 mL 求 出 F 。 2 0 3 的 质量 为 m F 2 0 2 ． 2 51 0 一 L1 0m o l ／ L 言 1 6 o g ／ m o 0 ． 6 g 从 而 求 出各 组 分 的质 量分 数 为 t ‘ I 0 3 1 0 0 ％ -8 5 ％ t ‘ I 0 3 1 0 0 ％ 1 0 ％ w S i h 1 8 5 ％ 一1 0 ％ 5 ％ 3 用 极 端假 设 法确 定 b的取值 范 围 。 若 样 品 中无 0 3 ， 则 b5 。 若 样 品中无 S i 0 2 ， 则 F 2 0 3 的质 量 为 6 g 一5 ． 1 g 0 ． 9 g ， 其 物 质 的量 为 n 0 3 而0 ． g ／ 9 g 5． 6 2 5 1 0一 啪 l 03 2 F e 3 一 6 OH一 5． 6 2 5 1 0一 mo l j 3 3． 7 5 1 0 3 mo l 沉淀 F e 3 所 消 耗 N a O H溶 液 的体 积为 笪 j 3 ．3 75 1 0一 L3． 3 7 5 mL1 0 mo l ／L 一 ‘ 一 ‘ 中 学 化 学2 0 0 1 年第 6期 b 3 5 mL一3 0 mL一3． 3 75 mL 1． 6 2 5 mL 故 b的取值 范 围是 1 ． 6 2 5b5 ， 在 这 个 取 值 范 围 内 ， b值 越 大 ， r e 2 0 3 的含 量 越少 。 三、铝合 金 难 点 的化 解 技法 从 数 据入 手 例 3在 标 准 状 况 下 ， 进 行 甲 、 乙 、 丙 三 组 实 验 ， 三组 各 取 3 0 m L相 同 浓度 的盐 酸 溶液 ， 加 入 同 一 种 镁 铝 合金 粉 未 ， 产生 气 体 ， 有关 数 据 如下 袅 1 实验 序号 甲 乙 丙 合 金质 f／ n a g 2 5 5 3 8 5 4 5 9 生成 气体 体积／ m L 2 8 0 3 3 6 3 3 6 1 甲、 乙 两 组 实 验 中 ， 哪 一 组 实 验 盐 酸 是 “ 不 足 量 ” 的 填“ 甲” 或“ 乙” ， 理 由是 。 2 求 合 金 中 M g 、 A 1的物 质 的 量 之 比 ， 题 中 可 以作 计 算 依 据 的数 据 是 ， 求 出 Mg 、 A 1 的 物 质 的量 之 比为，给 出计 算 过程 。 3 要 算 出盐 酸 的 物 质 的 量 浓 度 ， 题 中 可 作 计算 依 据 的数 据 是 ， 求 出盐 酸 的 物 质 的 量 浓 度 为 ， 给 出计 算 过程 。 4 在 丙 组实 验 之 后 ， 向容 器 中加 入 1 m o l ／ L 的 N a O H溶 液 ， 能 使 合金 中的 铝恰 好 溶 解 ， 形 成 不 含 铝 的沉 淀 ， 并 使 M 刚好 完 全 沉 淀 ， 再 过 滤 出 不溶 固体 。试 求 所 加 入 的 N a O H溶 液 的 体 积 ， 给 出计 算 过程 。 假设 剩 余合 金 与原 合 金 成分 相 同 。 解 析 1 在 甲 、 乙两 组 实验 中 ， 乙 组 中盐 酸 是不足量的 ， 因为甲组中 2 5 5 n a g 合金反应生成 体积 为 2 8 0 m L ， 若 乙组 中 的合金 粉 末 完全 耗 尽 ， 生 成 体 积 为 罢 嚣 2 8 0 m L 4 2 3 m L ， 实 际 只 产 生 3 3 6m LI - h ， 说 明盐酸 不 足量 。 2 求 合 金 中 M g 、 的 物 质 的量 之 比 ， 题 中 可 以 作 为计 算 依 据 的数 据 是 “ 合 金 2 5 5 n a g 、 气 体 3 3 6 H ’ ， 求 出 Mg 、 的 物 质 的量 之 比为 1 1 。计 算过 程 为 i 在 甲组 实验 中 ， 设 Mg 、 的物 质 的量 分 别 为 a和 b ， 则 f a2 4 g ／ too l b2 7 g ／ mo l 0． 2 5 5 g { 3 ， 0 ． 2 8 L 【 口 6 得 ab0． 0 0 5 mo l 即 合金 中 M g 、 的物 质 的量 之 比为 1 1 。 维普资讯 中 学 化 学2 0 0 1年第 6期 匕学 反 应 中水 的十种 角 色 黑龙江 省大 庆第 六 中学 1 6 3 1 1 1 刘 忠 毅 黑龙 江省 大庆第 十 中学 1 6 3 0 0 0 王钰 1 ．充 当氧化 剂 2 Na2 0- 2 N a OH 千 3 F e 4 O 水蒸气 E e 3 o 4 4 H 2 千 2．充 当助 氧化 试 剂 4 F e302 ， l O 2 F O3‘ ， l 0 4 F O H 2 o 2 2 H 2 0 4 F e O H 3 3 ，充 当助歧 化 试剂 Q2 I - I 2 0H C I H C I O 3 NO2l { O一2 r l NO3NO 2 Na 2 0 2 2 1 - 1 2 0 4 Na OH0 2千 4．充 当 还 原 剂 2 O2 F 2 - 4 HF0 2 5．充 当催 化 剂 Z nh l I ’ 6．水既是 氧化 剂 又是 还 原 剂 2H2 0 i l F g2H 2十0 2 十 7 ．参 与 电极反 应 惰 性 电极 电解 硫 酸 铜 溶 液 时 ， 水 参 与 电极 反 应 4 0 H一一4 e 一 2 00 2千 更 确 切 的应是 2 H 2 0 4 e 一 H 0 2 十 8．充 当 水 化 剂 C H；C HH 2 o c H3 cH 0 CH2CH2 0 9，充 当 水 合 剂 l 5 CH3 CH2 0H 加热 、加 压 Na 2 0 02Na OH s o s H 2 OI -I z S 0 4 NH s 0 N H3 ‘ O Cu S 045 0 CL ISO 4‘ 5 0 1 0．充 当水解剂 M 勘N 2 6 O3 Mg O H 2 2 N H s 十 c a 2 H 2 0 C a O H 2 I - h十 A l 2 S 3 6 H 2 0_ 2 O H 3 3 H 2 S十 Na AcH2 0- lAe Na OH NH4 Cl H2 0 -- NHs‘ 0 HQ C I - I s C O O G 2 H 5 I - hO “ C Hs C O0 H OH C 6 H 1 。 o 5 n o n C 6 o 6 葡 萄糖 S t 稿 日期 2 0 0 1 0 31 3 3 要 计 算 盐 酸 的物 质 的 量 浓 度 ， 题 中 可 以 作 为计 算 依 据 的 数 据 是 “ 盐 酸 3 0 m L 、 气 体 3 3 6 m L ’ ， 求 出盐 酸 的浓 度 为 1 m o l ／ L 。计 算 过程 为 在 乙组实 验 中 ， 因为 3 0m L盐 酸全 部 耗 完 ， 其 中盐 酸 中“ H C 1 ” 中 的氢 元 素 全 部转 化 为 ， 其 标 况体 积 为 3 3 6 m L ， 则 可 以求 出盐酸 浓度 为 0． 3 3 6 L c H C 1 z x 2 2 ． 4 L ／ to o l 1 mo l ／L 4 设 丙 组 实 验 中 ， MS 、 A 1 的物 质 的量 均 为 ，则有 茗2 4 S ／ too l 茗2 7 S ／ too l 0． 4 5 9 g 0． 0 0 9mo l 由题 意知 ， 最 后所 得 溶液 中溶 质 只有 N a C I 和 N a A l O 2 。根据 氯元 素 守恒 有 n N a C 1 ， l H C I 1 mo l ／L0． 0 3 L0． 0 3 mo l 根 据铝 元 素守 恒有 n N a A 1 0 2 n A 1 0 ． 0 0 9m o l 根据 钠元 素 守恒 有 n N a O H n N a C 1 n N A 1 0 2 0． 0 3 too l0． 0 o 9 mo l 0． 0 3 9 mo l 所 加入 N a O H溶 液 的体 积 为 V N a O H 0 ． 0 3 9L3 9m L 收穑 日期 2 0 0 10 2一】 4 维普资讯