Question

15．在標準狀況下，進行甲、乙、丙三組鎂鋁合金與鹽酸的反應實驗．三組實驗的有關數(shù)據(jù)如下表：

組別	鎂鋁合金質量/g	HCl溶液體積/mL	氣體的體積/L
甲	2.55	400	2.80
乙	3.85	400	3.36
丙	4.59	400	3.36

試完成下列問題：
（1）求得的鹽酸物質的量濃度是0.75mol/L；
（2）求得鎂、鋁的物質的量之比是1：1．
（3）在丙組實驗之后向容器中加入1mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，使剩余固體中無鋁元素，求所加氫氧化鈉溶液的體積．（寫計算過程）．

Answer 1

分析 HCl的物質的量一定，甲中合金質量小于乙中合金質量，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．生成3.36L氫氣需要合金的質量為2.55g×$\frac{3.36L}{2.80L}$$\frac{336mL}{280mL}$=3.06g＜3.85g，故乙、丙中金屬剩余，鹽酸不足．
（1）丙中鹽酸完全反應，根據(jù)氫原子守恒計算n（HCl），進而計算鹽酸物質的量濃度；
（2）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，設鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質量、電子轉移守恒列方程計算解答；
（3）在丙組實驗之后向容器中加入1mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，使剩余固體中無鋁元素，最終溶液中溶質為NaCl、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），結合氯離子守恒、Al原子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=n（HCl）+n（Al），根據(jù)（2）中比例關系可計算丙中Al的物質的量，進而計算需要氫氧化鈉溶液體積．

解答 解：HCl的物質的量一定，甲中合金質量小于乙中合金質量，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．生成3.36L氫氣需要合金的質量為2.55g×$\frac{3.36L}{2.80L}$$\frac{336mL}{280mL}$=3.06g＜3.85g，故乙、丙中金屬剩余，鹽酸不足．
（1）丙中鹽酸完全反應，生成氫氣3.36L，氫氣的物質的量為：$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，根據(jù)氫元素守恒可知：n（HCl）=2n（H₂）=2×0.15mol=0.3mol，鹽酸物質的量濃度為$\frac{0.3mol}{0.4L}$=0.75mol/L，
故答案為：0.75mol/L；
（2）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，此時生成氫氣2.80mL，故可以根據(jù)甲組數(shù)據(jù)計算金屬的物質的量之比，設鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質量可知：①24x+27y=2.55，根據(jù)電子轉移守恒有：②2x+3y=$\frac{2.8L}{22.4L/mol}$×2，
根據(jù)①②聯(lián)立解得：x=0.05、y=0.05，
所以合金中鎂與鋁的物質的量之比為：0.05mol：0.05mol=1：1，
故答案為：1：1；
（3）在丙組實驗之后向容器中加入1mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，使剩余固體中無鋁元素，最終溶液中溶質為NaCl、NaAlO₂，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），結合氯離子守恒、Al原子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=n（HCl）+n（Al），
根據(jù)（2）中比例關系，可知丙中Al的物質的量為$\frac{4.59g}{24g/mol+27g/mol}$=0.09mol，
則n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=n（HCl）+n（Al）=0.3mol+0.09mol=0.39mol，
故需要NaOH溶液體積為$\frac{0.39mol}{1mol/L}$=0.39L，
答：所加氫氧化鈉溶液的體積為0.39L．

點評 本題考查混合物的計算，題目難度中等，根據(jù)表中數(shù)據(jù)關系判斷反應的過量問題是關鍵，注意利用守恒思想解答，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學計算能力．