Question

標(biāo)準(zhǔn)狀況下，進(jìn)行甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)，各取30.0mL相同濃度的鹽酸，然后分別慢慢地加入不同質(zhì)量的同一種鎂鋁合金粉末，得下列有關(guān)數(shù)據(jù)（假設(shè)反應(yīng)前后溶液的體積不發(fā)生變化）：

	甲	乙	丙
合金質(zhì)量/mg	510	765	918
氣體體積/mL	560	672	672

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算：
（1）鹽酸中HCl的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（2）合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（計(jì)算結(jié)果保留至0.1%，有必要的計(jì)算步驟和語言敘述，只寫答案不得分，下同）．
（3）甲組實(shí)驗(yàn)后，還需向容器中加入lmol?L^-1的NaOH溶液多少毫升恰好使鋁元素以[Al（OH）₄]^-存在，并使Mg²⁺剛好沉淀完全？

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算,離子方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：

分析：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)，生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量為510mg×

672mL

560mL

=612mg＜765mg，故乙中金屬剩余，鹽酸不足，
（1）乙、丙中鹽酸完全，可以根據(jù)反應(yīng)生成氫氣體積計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)n=

V

22.4L/mol

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，設(shè)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）甲組實(shí)驗(yàn)后，向容器中加入一定量的NaOH溶液，恰好使鋁元素全部以AlO₂^-形式存在，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒則n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），結(jié)合Cl氯離子、Al原子守恒可知n（NaCl）、n（NaAlO₂），再根據(jù)V=

n

c

計(jì)算需要?dú)溲趸�鈉溶液體積，結(jié)合（1）（2）中的數(shù)據(jù)計(jì)算．

解答： 解：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510mg×

672mL

560mL

=612mg＜765mg，故乙中金屬剩余，鹽酸不足，
（1）乙、丙中鹽酸完全，可以根據(jù)反應(yīng)生成氫氣體積計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度，鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣672mL，氫氣的物質(zhì)的量為：

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，根據(jù)氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.03mol=0.06mol，
故鹽酸的物質(zhì)的量濃度為：

0.06mol

0.03L

=2mol/L，
故答案為：2mol/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，設(shè)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=0.51，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有：②2x+3y=

0.56L

22.4L/mol

×2=0.05，
①②聯(lián)立方程解得：x=0.01、y=0.01，
故合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

24g/mol×0.01mol

0.51g

×100%=47.1%，
答：合金中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為47.1%；
（3）甲組實(shí)驗(yàn)后，向容器中加入一定量的NaOH溶液，恰好使鋁元素全部以AlO₂^-形式存在，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為NaCl、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒，則：n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），結(jié)合Cl氯離子、Al原子守恒，可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=n（HCl）+n（Al）=0.06mol+0.01mol=0.07mol，
故需要1mol/L NaOH溶液的體積為：

0.07mol

1mol/L

=0.07L=70mL，
答：甲組實(shí)驗(yàn)后，還需向容器中加入lmol?L^-1的NaOH溶液70毫升恰好使鋁元素以[Al（OH）₄]^-存在，并使Mg²⁺剛好沉淀完全．

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，注意掌握有關(guān)混合物計(jì)算的方法與技巧，試題側(cè)重考查學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析處理及解決問題能力的考查．