Question

1．將15.6g表面已被氧化的鋁片投入300mL的稀硫酸中，恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生標準狀況下H₂的體積為6.72L．
求（1）鋁片中Al₂O₃的物質(zhì)的量；
（2）稀硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）若該稀硫酸用12.0mol/L的濃硫酸配制，求所需濃硫酸的體積為多少？
（4）向反應(yīng)結(jié)束后的溶液中滴加NaOH溶液直至出現(xiàn)7.8g沉淀，求滴加NaOH物質(zhì)的量為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電荷守恒計算Al的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算Al的質(zhì)量，進而計算氧化鋁的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算氧化鋁的物質(zhì)的量；
（2）最終為硫酸鋁溶液，由Al原子、硫酸根離子守恒可得n（H₂SO₄）=3n[Al₂（SO₄）₃]=3×[$\frac{1}{2}$n（Al）+n（Al₂O₃）]，進而計算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）根據(jù)稀釋定律計算；
（4）可能兩種情況：一為沉淀不完全，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，只生成Al（OH）₃沉淀；另一種情況為沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，發(fā)生Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合方程式計算消耗氫氧化鈉物質(zhì)的量．

解答 解：（1）氫氣物質(zhì)的量為$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，根據(jù)電荷守恒，Al的物質(zhì)的量為$\frac{0.3mol×2}{3}$=0.2mol，Al的質(zhì)量為0.2mol×27g/mol=5.4g，氧化鋁的質(zhì)量為15.6g-5.4g=10.2g，氧化鋁的物質(zhì)的量為$\frac{10.2g}{102g/mol}$=0.1mol，
答：鋁片中Al₂O₃為0.1mol；
（2）最終為硫酸鋁溶液，由Al原子、硫酸根離子守恒可得n（H₂SO₄）=3n[Al₂（SO₄）₃]=3×[$\frac{1}{2}$n（Al）+n（Al₂O₃）]=3×（0.2mol×$\frac{1}{2}$+0.1mol）=0.6mol，故硫酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.6mol}{0.3L}$=2mol/L，
答：該稀硫酸的濃度為2mol/L；
（3）稀釋前后溶質(zhì)硫酸的物質(zhì)的量不變，根據(jù)稀釋定律，需要濃硫酸的體積為$\frac{300mL×2mol/L}{12mol/L}$=50.0mL，
答：需要12.0mol/L的濃硫酸為50.0mL；
（4）Al原子總物質(zhì)的量為0.4mol，若Al元素都轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀，則氫氧化鋁沉淀的質(zhì)量=0.4mol×78g/mol=31.2g＞7.8g，說明有兩種情況：一為沉淀不完全，只生成Al（OH）₃沉淀；另一種情況為沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，n[Al（OH）₃]=$\frac{7.8g}{78g/mol}$=0.1mol，
①若堿不足，由Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓可知，NaOH的物質(zhì)的量為0.1mol×3=0.3mol，
②沉淀部分溶解，既生成Al（OH）₃沉淀，又生成NaAlO₂，則：
    Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓
0.4mol 1.3mol 0.4mol
         Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O
（0.4-0.1）mol （0.4-0.1）mol
則消耗的堿的物質(zhì)的量為1.2mol+（0.4-0.1）mol=1.5mol，
答：需要加入氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.3mol或1.5mol．

點評 本題考查混合物的有關(guān)計算，題目難度中等，注意利用守恒法計算，（4）中關(guān)鍵是根據(jù)氯化鋁與氫氧化鋁的量判斷發(fā)生的反應(yīng)，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力．