Question

向100mL水中投入K和Al共15g，充分反應后，剩余金屬為1.8g
（1）計算放出H₂多少升（標準狀況下）
（2）過濾出未反應的金屬，向濾液中逐滴加入4mol/L的H₂SO₄溶液，生成沉淀的最大值是多少，此時消耗H₂SO₄溶液的體積是多少？
（3）生成沉淀后，再加入H₂SO₄溶液，使沉淀剛好完全溶解，此時消耗H₂SO₄溶液的總體積是多少？

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算,堿金屬的性質,鋁的化學性質

專題：計算題

分析：（1）Al和水不反應，所以剩余金屬應該是Al，反應方程式為2K+2H₂O=2KOH+H₂↑，2Al+2KOH+2H₂O=2KAlO₂+3H₂↑，可以得出關系式K～KOH～Al，則參與反應的K和Al的質量之比為39：27，據(jù)此計算參加反應K、Al的物質的量，根據(jù)電子轉移是計算生成氫氣的物質的量，再根據(jù)V=nV_m計算氫氣體積；
（2）濾液加入硫酸溶液，生成沉淀的最大值，產(chǎn)生偏鋁酸鉀中Al元素全部轉化為Al（OH）₃，溶液中溶質為K₂SO₄，根據(jù)Al元素守恒，可知n[Al（OH）₃]=n（KAlO₂），再根據(jù)m=nM計算m[Al（OH）₃；根據(jù)硫酸根、K元素守恒：n（H₂SO₄）=n（K₂SO₄）=

1

2

n（K），再根據(jù)V=

n

c

計算硫酸溶液體積；
（3）沉淀剛好完全溶解時，溶液中只有K₂SO₄ 和Al₂（SO₄）₃．由電荷守恒有：2n（SO₄^2- ）=3n（Al³⁺）+n（K⁺），所以有n（H₂SO₄）=

3

2

n（Al³⁺）+

1

2

n（K⁺），再根據(jù)V=

n

c

計算硫酸溶液體積．

解答： 解：（1）Al和水不反應，所以剩余金屬應該是Al，反應方程式為2K+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2KOH+2H₂O=2KAlO₂+3H₂↑，可以得出關系式K～KOH～Al，則參與反應的K和Al的質量之比為39：27，參加反應K和Al的總質量=15g-1.8g=13.2g，所以m（K）=13.2g×

39

39+27

=7.8g，n（K）=

7.8g

39g/mol

=0.2mol，n（Al）=

13.2g-7.8g

27g/mol

=0.2mol，根據(jù)電子轉移守恒，生成氫氣物質的量=

0.2mol×1+0.2mol×3

2

=0.4mol，故標況下，生成氫氣體積=0.4mol×22.4L/mol=8.96L，
答：標況下生成氣體的體積為8.96L．
（2）濾液加入硫酸溶液，生成沉淀的最大值，產(chǎn)生偏鋁酸鉀中Al元素全部轉化為Al（OH）₃，溶液中溶質為K₂SO₄，
根據(jù)Al元素守恒，可知n[Al（OH）₃]=n（KAlO₂）=0.2mol，故m[Al（OH）₃]=0.2mol×78g/mol=15.6g；
根據(jù)硫酸根、K元素守恒：n（H₂SO₄）=n（K₂SO₄）=

1

2

n（K）=

1

2

×0.2mol=0.1mol，故V（H₂SO₄）=

0.1mol

4mol/L

=0.025L=25mL，
答：生成沉淀的最大值是15.6g，此時消耗H₂SO₄溶液的體積是25mL．
（3）沉淀剛好完全溶解時，溶液中只有K₂SO₄ 和Al₂（SO₄）₃．由電荷守恒有：2n（SO₄^2- ）=3n（Al³⁺）+n（K⁺），所以有n（H₂SO₄）=

3

2

n（Al³⁺）+

1

2

n（K⁺）=

3

2

×0.2mol+

1

2

×0.2mol=0.4mol，故此時消耗硫酸的體積=

0.4mol

4mol/L

=0.1L=100mL，
答：產(chǎn)生消耗硫酸的總體積為100mL．

點評：本題考查混合物計算、化學方程式計算，難度中等，明確發(fā)生的反應是關鍵，注意利用守恒思想解答．