(8分)某研究性學(xué)習(xí)小組為測定鎂和鋁的混合物中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù),稱取該混合物a g,溶于200 ml 5 mol/L HCl溶液中,共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣3.36 L。
(1)a的取值范圍是__________________。
(2)向反應(yīng)后所得溶液中逐漸加入4 mol/L的NaOH溶液。當(dāng)沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值時(shí),加入的NaOH溶液的體積是多少毫升?沉淀的最大質(zhì)量為多少克?(用含a的代數(shù)式表示)。
(3)繼續(xù)加入NaOH溶液至沉淀質(zhì)量不再發(fā)生變化時(shí),過濾、洗滌并灼燒沉淀至恒重,所得殘余固體的質(zhì)量仍為a g,計(jì)算原混合物中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(8分)(1)2.7<a<3.6 (2)250   ,a+5.1    (3)40%

試題分析:(1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下3.36L氣體的物質(zhì)的量是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol。根據(jù)反應(yīng)的方程式2Al+6H=2Al3+3H2↑、Mg+2H=Mg2+H2↑可知,如果全部是鋁生成的氫氣,則鋁的質(zhì)量是0.1mol×27g/mol=2.7g。如果全部是鎂生成的,則鎂的質(zhì)量是0.15mol×24g.mol=3.6g,所以a的取值范圍是2.7<a<3.6。
(2)當(dāng)沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值時(shí),溶液中的溶質(zhì)恰好是氯化鈉,所以根據(jù)原子守恒可知,需要?dú)溲趸c的物質(zhì)的量是0.2L×5mol/L=1mol,則需要?dú)溲趸c溶液的體積是1mol÷4mol/L=0.25L=250ml。鎂或鋁失去多少電子,相應(yīng)的計(jì)算陽離子就結(jié)合多少OH-生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀。氫氣是0.15mol,轉(zhuǎn)移0.3mol電子。所以和金屬陽離子結(jié)合的OH-的物質(zhì)的量就是0.3mol,則沉淀的質(zhì)量就是ag+0.3mol×17g/mol=(a+5.1)g。
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,過濾得到的白色沉淀是氫氧化鎂,灼燒則生成氧化鎂,這說明氧化鎂的質(zhì)量和原混合物的質(zhì)量相等。由于鎂原子的質(zhì)量沒有改變,因此原混合物中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就是氧化鎂中氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),即為。
點(diǎn)評(píng):該題的反應(yīng)過程比較復(fù)雜,有關(guān)的化學(xué)方程式也比較多。該題的解題思路仍然是拋棄反應(yīng)過程,根據(jù)最終的結(jié)果,充分利用各種解題技巧,抓住問題的關(guān)鍵,化繁為簡。該題的難度較大,對學(xué)生的思維要求較高。既考查了學(xué)生的對基礎(chǔ)知識(shí)的熟練程度,更重要的是考查學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的解題能力。
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A.①②B.②③C.①③D.①②③

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