Question

2．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進(jìn)行甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)，三組各取30mL同濃度的鹽酸溶液，加入同一種鎂鋁合金粉末，產(chǎn)生氣體，有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	甲	乙	丙
合金質(zhì)量（mg）	255	385	459
生成氣體體積（mL）	280	336	336

（1）甲組實(shí)驗(yàn)中，鹽酸過(guò)量 （填“過(guò)量”“適量”或“不足量”），乙組實(shí)驗(yàn)中，鹽酸不足量（填“過(guò)量”“適量”或“不足量”）．參考合適的數(shù)據(jù)計(jì)算出鹽酸的物質(zhì)的量濃度為1mol/L．
（2）參考合適的數(shù)據(jù)組合求得的Mg、Al的物質(zhì)的量之比為1：1．
（3）在丙組實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入1mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，能使合金中的鋁恰好溶解，不形成含鋁的沉淀，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，再過(guò)濾出不溶固體，求濾液中各溶質(zhì)的物質(zhì)的量和所加入氫氧化鈉溶液的體積．

Answer 1

分析 （1）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(shuō)明甲中鹽酸過(guò)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(shuō)明乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，根據(jù)甲中金屬與氫氣的體積定比關(guān)系計(jì)算生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量，確定乙中鹽酸與金屬是否恰好反應(yīng)；
鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣336mL，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），進(jìn)而計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（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，令鎂、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)算解答；
（3）丙實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入NaOH溶液，能使合金中的鋁恰好溶解，不形成含鋁的沉淀，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，合金中的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為氯化鈉、偏鋁酸鈉．由（2）中計(jì)算Mg、Al的物質(zhì)的量可知丙中Al的物質(zhì)的量，根據(jù)鋁元素守恒計(jì)算偏鋁酸鈉的物質(zhì)的量，根據(jù)氯離子守恒計(jì)算溶液中n（NaCl）=n（HCl），根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），n（Na⁺）=n（NaOH），再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算氫氧化鈉的體積．

解答 解：（1）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(shuō)明甲中鹽酸過(guò)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(shuō)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255mg×$\frac{336mL}{280mL}$=306mg，故乙中金屬剩余，鹽酸不足，
鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣336mL，氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根據(jù)氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，故鹽酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.03mol}{0.03L}$=1mol/L，
故答案為：過(guò)量；不足量；1mol/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，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量可知24x+27y=0.255，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2x+3y=$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×2，聯(lián)立方程解得：x=0.005、y=0.005，故合金中鎂與鋁的物質(zhì)的量之比為0.005mol：0.005mol=1：1，
故答案為：1：1；
（3）丙實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為氯化鈉、偏鋁酸鈉，由（2）中計(jì)算Mg、Al的物質(zhì)的量可知丙中Al的物質(zhì)的量為0.005mol×$\frac{459mg}{255mg}$=0.009mol，根據(jù)鋁元素守恒可知n（NaAlO₂）=n（Al原子）=0.009mol，根據(jù)氯離子守恒可知n（NaCl）=1mol/L×0.03L=0.03mol，根據(jù)鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=0.03mol+0.009mol=0.039mol，n（Na⁺）=n（NaOH）=0.039mol，故需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積為$\frac{0.039mol}{1mol/L}$=0.039L=39mL，
故：NaAlO₂為0.009mol，NaCl為0.03mol，加入NaOH溶液體積為39mL．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的計(jì)算，根據(jù)表中數(shù)據(jù)關(guān)系判斷反應(yīng)的過(guò)量問(wèn)題是關(guān)鍵，（3）中注意利用守恒思想解答，較好地考查學(xué)生分析計(jì)算能力，題目難度中等．