Question

9．将21.2g的Na、Al、Fe三种金属的混合物分为两等份，一份加入到足量的盐酸中，充分反应后得到标准状况下的氢气6.72L，另一份加入到足量的氢氧化钠溶液中，充分反应后得到标准状况下的氢气4.48L．求：
（1）原金属混合物中Na、Al、Fe的物质的量之比．
（2）如果将21.2g该混合物加入足量的水中，过滤后将得到的溶液稀释1L，求所得溶液的物质的量浓度．

Answer 1

分析 （1）Na、Al、Fe与盐酸都反应生成氢气，等质量的该混合物加入到足量的NaOH溶液中，铁和氢氧化钠不反应，Na与水反应生成氢气，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故Na、Al与盐酸反应生成的氢气体积等于Na、Al与氢氧化钠溶液反应生成的氢气体积，据此计算Fe与盐酸反应生成氢气的体积，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算氢气的物质的量，根据电子转移可知n（Fe）=n（H₂），利用每一份中Na、Al总质量及二者生成氢气，结合电子转移守恒列方程计算Na、Al物质的量；
（2）计算原混合物中Na、Al的物质的量，根据2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑进行过量计算，进而计算溶液物质的量浓度．

解答 解：（1）Na、Fe、Al与盐酸都反应生成氢气，等质量的该混合物加入到足量的NaOH溶液中，铁和氢氧化钠不反应，Na与水反应生成氢气，铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故Na、Al与盐酸反应生成的氢气体积等于Na、Al与氢氧化钠溶液反应生成的氢气体积，体积为4.48L，其物质的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
则每一份中Fe与盐酸反应生成氢气的体积=6.72L-4.48L=2.24L，其物质的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根据电子转移可知n（Fe）=n（H₂）=0.1mol，则每一份中m（Fe）=0.1mol×56g/mol=5.6g，
设每一份中Na、Al物质的量分别为xmol、ymol，则：
$\left\{\begin{array}{l}{x+3y=0.2×2}\\{23x+27y+5.6=\frac{21.2}{2}}\end{array}\right.$
解得x=y=0.1，
故原金属混合物中Na、Al、Fe的物质的量之比为0.1mol：0.1mol：0.1mol=1：1：1，
答：原金属混合物中Na、Al、Fe的物质的量之比为1：1：1；
（2）原混合物中Na为0.1mol×2=0.2mol，Al为0.1mol×2=0.2mol，由Na原子守恒可知生成0.2molNaOH，由2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，可知Al、NaOH恰好完全反应生成0.2molNaAlO₂，故过滤后将得到的溶液稀释1L，所得溶液的物质的量浓度为$\frac{0.2mol}{1L}$=0.2mol/L，
答：所得NaAlO₂溶液的物质的量浓度为0.2mol/L．

点评 本题考查混合物的有关计算，难度中等，清楚发生反应是解题的关键，侧重考查学生分析计算能力，注意守恒思想的运用．