Question

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進(jìn)行甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)：三組各取30毫升同濃度的鹽酸溶液，加入同一種鎂鋁合金粉末，產(chǎn)生氣體，有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下：

實(shí)驗(yàn)序號	甲	乙	丙
合金質(zhì)量（毫克）	255	385	459
生成氣體體積（毫升）	280	336	336

（1）要算出鹽酸物質(zhì)的量濃度，題中可作計(jì)算依據(jù)的數(shù)據(jù)是

 

，求得鹽酸的物質(zhì)量濃度為

 

．
（2）求合金中Mg、Al的物質(zhì)的量之比為

 

．
（3）在丙組實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入1mol/L的氫氧化鈉溶液，能使合金中的鋁恰好溶解，不形成含鋁的沉淀，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，再過濾出不溶固體，求濾液中各溶質(zhì)的物質(zhì)的量和所加入的氫氧化鈉溶液的體積．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）鹽酸濃度、體積一定，甲中合金質(zhì)量小于乙中合金質(zhì)量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應(yīng)，乙中合金質(zhì)量小于丙中合金質(zhì)量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，根據(jù)甲中金屬與氫氣的體積定比關(guān)系計(jì)算生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量，確定乙中鹽酸與金屬是否恰好反應(yīng)；鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣336mL，根據(jù)n=

V

Vm

計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂），據(jù)此計(jì)算；
（2）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應(yīng)，此時(shí)生成氫氣280mL，故可以根據(jù)甲組數(shù)據(jù)計(jì)算金屬的物質(zhì)的量之比，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和與電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算x、y的值，據(jù)此解答；
（3）丙實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為氯化鈉、偏鋁酸鈉；由（2）中計(jì)算Mg、Al的物質(zhì)的量可知丙中Al的物質(zhì)的量，根據(jù)鋁元素守恒計(jì)算偏鋁酸鈉的物質(zhì)的量，根據(jù)氯離子守恒計(jì)算溶液中n（NaCl）=n（HCl）；根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），n（Na⁺）=n（NaOH），再根據(jù)V=

n

c

計(jì)算氫氧化鈉的體積．

解答： 解：（1）鹽酸濃、體積一定，甲中合金質(zhì)量小于乙中合金質(zhì)量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應(yīng)，乙中合金質(zhì)量小于丙中合金質(zhì)量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量為：0.255g×

336mL

280mL

=0.306g，故乙中金屬剩余，鹽酸不足，計(jì)算鹽酸濃度的數(shù)據(jù)為鹽酸體積30mL、生成標(biāo)況下氫氣體積336mL；
鹽酸完全反應(yīng)生成標(biāo)況下氫氣336mL，該氫氣的物質(zhì)的量為：

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，
根據(jù)氫元素守恒可知：n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，
故鹽酸的物質(zhì)的量濃度為：

0.03mol

0.03L

=1mol/L，
故答案為：30mL鹽酸、氣體336mL；1mol/L；
（2）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應(yīng)，此時(shí)生成氫氣280mL，故可以根據(jù)甲組數(shù)據(jù)計(jì)算金屬的物質(zhì)的量之比，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量可知：①24x+27y=0.255，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有：②2x+3y=

0.28L

22.4L/mol

×2，
聯(lián)立①②方程解得：x=0.005、y=0.005，
故合金中鎂與鋁的物質(zhì)的量之比為：0.005mol：0.005mol=1：1，
故答案為：1：1；
（3）丙實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為NaAlO₂，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為氯化鈉、偏鋁酸鈉，由（3）中計(jì)算Mg、Al的物質(zhì)的量可知丙中Al的物質(zhì)的量為：0.005mol×

0.459g

0.255g

=0.009mol，
根據(jù)鋁元素守恒可知：n（NaAlO₂）=n（Al原子）=0.009mol，
根據(jù)氯離子守恒可知：n（NaCl）=1mol/L×0.03L=0.03mol，
根據(jù)鈉離子守恒可知：n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=0.03mol+0.009mol=0.039mol，
則：n（Na⁺）=n（NaOH）=0.039mol，
故需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積為：

0.039mol

1mol/L

=0.039L=39mL，
答：濾液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量為：0.009偏鋁酸鈉、0.03mol氯化鈉，需要加入氫氧化鈉溶液體積為39mL．

點(diǎn)評：本題考查混合物的計(jì)算，題目難度中等，根據(jù)表中數(shù)據(jù)關(guān)系判斷反應(yīng)的過量問題是關(guān)鍵，（3）中注意利用守恒思想解答，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．