Question

9．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸（非氧化性酸）反应又能与强碱溶液反应放出H₂的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
（1）等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H₂的体积之比是1：1
（2）足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，产生H₂的体积之比是1：3
（3）足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H₂相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是3：1
（4）甲、乙两烧杯中各盛有100mL 3mol•L^-1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积比为V（甲）：V（乙）=1：2，则加入铝粉的质量为A
A.5.4g   B.3.6g    C.2.7g   D.1.8g．

Answer 1

分析 根据氢氧化钠和铝反应生成偏铝酸钠和氢气，盐酸和铝反应生成氯化铝和氢气，然后结合题中所给的数据进行解答．

解答 解：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，2Al+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，
（1）通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，金属是不足的，所以生成氢气的物质的量相等，所得H₂的体积之比是：1：1；
（2）足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，氢氧化钠和盐酸是不足的，通过化学方程式可以看出，1mol的盐酸会生成0.5mol的氢气，1mol的氢氧化钠会生成1.5mol的氢气，所以产生H₂的体积之比是1：3；
（3）足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者产生的H₂相等，通过化学方程式可以看出，生成1mol的氢气需要盐酸2mol，需要氢氧化钠$\frac{2}{3}$mol，所以HCl和NaOH的物质的量浓度之比是：3：1；
（4）盐酸和NaOH溶液中的溶质的物质的量均为：100mL×$\frac{1}{1000}$×3mol•L^-1=0.3mol，
通过化学方程式可以看出，测得生成的气体体积比为V（甲）：V（乙）=1：2，所以生成的氢气物质的量之比是1：2，
设铝与酸完全反应时，生成的氢气的物质的量为x
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑  
 2   6           3    
    0.3mol       x
$\frac{6}{0.3mol}$=$\frac{3}{x}$
  x=0.15mol           
一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比，所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为：0.15mol×2=0.3mol，
碱与金属完全反应时，设碱与金属反应的物质的量为y
 2Al+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
  2                 3
  y                0.3mol
  $\frac{2}{y}$=$\frac{3}{0.3mol}$
  y=0.2mol
所以铝的质量为：0.2mol×27g/mol=5.4g
故选：A．
故答案为：（1）1：1；
（2）1：3
（3）3：1；
（4）A．

点评 本题主要考查了氢氧化钠、盐酸和铝反应的化学方程式的计算，难度不大，需要认真分析题意即可解答．