题目内容
某研究性学习小组为测定镁和铝的混合物中铝的质量分数，称取该混合物a g，溶于200 mL 5 moL HCl溶液中，共收集到标准状况下的氢气3.36 L。
（1）a的取值范围是 _______ 。
（2）向反应后所得溶液中逐渐加入4 mol／L的NaOH溶液。当沉淀质量达到最大值时，加入的NaOH溶液的体积是 _______ mL，沉淀的最大质量是 _______ g(用含a的代数式表示)
（3）继续加入NaOH溶液至沉淀质量不再发生变化时，过滤、洗涤并灼烧沉淀至恒重，所得残余固体的质量仍为a g，计算原混合物中铝的质量分数(写出计算过程)。
（1） 2.7<a<3.6
(2）250 ； a＋5.1
（3）a g 残余固体为MgO
其中Mg元素的质量为a g × 24/40 ＝0.6a g
Al的质量分数＝（a g－0.6a g）/a g ×100％＝40％
解析:
（1）采取极值，产生3.36 L氢气，若全部是Ｍg,需要３．６克，若全部是Al,需要２．７克。所以混合物质量为2.7<a<3.6。(2） 沉淀质量达到最大值，铝离子、镁离子都完全沉淀，溶液中溶质恰好全部为氯化钠。
故n(NaOH)= n(Na+)= n(Cl-)= n(HCl)＝５mol/L×0.2L=1mol。
Ｖ(NaOH)＝1mol／４mol·L-1 =0.25lL；
沉淀质量最大值的求算，因不知镁、铝的混合比例，不能通过求出氢氧化铝、氢氧化镁各自的质量再加和来做。可如此考虑：m(沉淀)max= m(金属元素)+ m(OH-)＝a+17g/mol×0.3mol
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实验室用H2O2分解反应制取氧气时，常加入催化剂以加快反应速率，某研究性学习小组为研究催化剂FeCl3的量对O2生成速率的影响，设计了如下三组实验方案（见下表），将表中所给的试剂按一定体积混合后进行反应．
（1）M由两种短周期元素组成，每个M分子含有18个电子，其分子球棍模型如图所示。测得M的摩尔质量为32g/mol。画出编号为2的原子结构示意图： 。
（2）已知1.0mol·L—1NaHSO3溶液的pH为3.5，加入氯水，振荡后溶液pH迅速降低。溶液pH降低的原因是 （用离子方程式表示）。
（3）在常温常压和光照条件下，N2在催化剂（TiO2）表面与H2O反应，生成1molNH3和O2时的能量变化值为382.5kJ，达到平衡后此反应NH3生成量与温度的实验数据如下表。则该反应的热化学方程式为 。
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T/K |
303 |
313 |
323 |
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NH3生成量/（10—1mol） |
4.3 |
5.9 |
6.0 |
（4）在溶液中，一定浓度的NH4＋能溶解部分Mg(OH)2固体，反应如下：
2NH4+(aq) + Mg(OH)2(s)
Mg2+(aq)
+2NH3·H2O(aq)
写出上述反应的平衡常数表达式
某研究性学习小组为探究Mg2+与NH3·H2O反应形成沉淀的情况，设计如下两组实验
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实验① |
等体积1 mol/L氨水和0.1 mol/L MgCl2溶液混合 |
生成白色沉淀 |
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实验② |
等体积0.1 mol/L氨水和1 mol/L MgCl2溶液混合 |
无现象 |
请分析实验①、②产生不同现象的原因： 。
（5）在室温下，化学反应I—(aq)+ ClO—(aq) = IO—(aq) + Cl—(aq)的反应物初始浓度、溶液中的氢氧根离子初始浓度及初始速率间的关系如下表所示：
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实验编号 |
I—的初始浓度 (mol·L—1) |
ClO—的初始浓度 (mol·L—1) |
OH—的初始浓度 (mol·L—1) |
初始速率v (mol·L—1· s—1) |
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1 |
2 × 10—3 |
1.5 × 10—3 |
1.00 |
1.8 × 10—4 |
|
2 |
a |
1.5 × 10—3 |
1.00 |
3.6 × 10—4 |
|
3 |
2 × 10—3 |
3 × 10—3 |
2.00 |
1.8 × 10—4 |
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4 |
4 × 10—3 |
3 × 10—3 |
1.00 |
7.2 × 10—4 |
已知表中初始反应速率与有关离子浓度关系可以表示为v= k [I—]1 [ClO—]b [OH—]c（温度一定时，k为常数）。
①设计实验2和实验4的目的是 ；
②若实验编号4的其它浓度不变，仅将溶液的酸碱值变更为pH = 13，反应的初始速率v= 。