Question

如圖所示是測定鎂粉（含有少量雜質Al）純度的實驗裝置，所用NaOH溶液的濃度為4.5mol/L，體積為100mL，不同時間段電子天平的讀數如下表所示：

實驗操作	時間（min）	電子天平的讀數（g）
燒杯+NaOH溶液		120.0
燒杯+NaOH溶液+樣品	0	135.6
	1	135.1
	2	134.7
	3	134.4
	4	134.4

（1）請列式計算樣品中鎂的質量分數？
（2）求反應后溶液中的c（OH^-）？（假定反應前后溶液體積不變）
（3）若定義：平均反應速率═某物質發(fā)生變化的物質的量/反應經歷的時間，則用H₂物質的量的變化所表示的上述反應從開始到結束時的平均速率為多少？

Answer 1

解：（1）樣品的質量為15.6g，NaOH的物質的量為：4.5mol/L×0.1L=0.45mol，鋁能NaOH溶液反應產生的氫氣的質量為135.6g-134.4g=1.2g，其物質的量為0.6mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂ +3H₂↑
2 2 3
0.4mol 0.4mol 0.6mol
NaOH溶液過量，鋁全部參加反應，鋁的質量為 0.4mol×27g/mol=10.8g，則鎂的質量為15.6g-10.8g=4.8g，所以鎂的質量分數為%=30.8%，
答：計算樣品中鎂的質量分數30.8%．
（2）樣品的質量為15.6g，NaOH的物質的量為：4.5mol/L×0.1L=0.45mol，鋁能NaOH溶液反應產生的氫氣的質量為135.6g-134.4g=1.2g，其物質的量為0.6mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂ +3H₂↑
2 2 3
0.4mol 0.4mol 0.6mol
NaOH溶液過量，鋁全部參加反應，過量的NaOH為0.45mol-0.4mol=0.05mol，反應后溶液中的c（OH^-）==0.5mol/L，故答案為：反應后溶液中的c（OH^-）為0.5mol/L．
（3）平均速率V===0.2mol/min，
答：用H₂物質的量的變化所表示的上述反應從開始到結束時的平均速率為0.2mol/min．
分析：（1）先根據電子天平的讀數得出樣品的質量為15.6g，鋁能NaOH溶液反應，而鎂與NaOH溶液不反應，燒杯+NaOH溶液+樣品質量減少的是氫氣，根據鋁能NaOH溶液反應，求出鋁的質量，最后求出鎂的質量分數；
（2）鋁能NaOH溶液反應，而鎂與NaOH溶液不反應，燒杯+NaOH溶液+樣品質量減少的是氫氣，根據鋁能NaOH溶液反應，求出過量的NaOH的物質的量，最后求出溶液中的c（OH^-）．
（3）根據平均速率V=來分析．
點評：本題主要考查了物質成分含量的計算，抓住鋁能NaOH溶液反應，而鎂與NaOH溶液不反應是解題的關鍵，難度中等．