Question

17．（1）将a mol钠和a mol铝一同投入m g足量水中，请用两个离子方程式表示有关生成H₂的变化：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑． 该溶液的溶质质量分数为$\frac{8200a}{46a+m}$%．
（2）在标准状况下，22.4升的密闭容器中充入CO₂和CO混合气体，其密度为10/7g/L，加入足量Na₂O₂充分振荡并不断用点火花点燃至完全反应，则容器中存在0.125molO₂，
1molNa₂CO₃．
（3）取一定量的镁铝合金，用足量盐酸溶解后，再加入过量的NaOH溶液，然后滤出沉淀物，加强热灼烧，最后得到白色粉末，干燥后称量，这些粉末与原合金的质量相等，则合金中铝的质量百分含量为40%．
（4）已知2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-，2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂．往100mLFeBr₂溶液中缓慢通入2.24升氯气（标准状况），结果溶液中有三分之一的Br^-被氧化成Br₂．求原FeBr₂的物质的量浓度1.2mol/L．
（5）部分氧化的Fe-Cu合金样品（氧化物为Fe₂O₃、CuO）共5.76g，经如图处理：

根据题中条件计算V=448．

Answer 1

分析 （1）根据钠与水反应生成了氢氧化钠及铝与氢氧化钠反应生成了偏铝酸钠和氢气，据此写出反应的离子方程式；根据反应计算出生成的氢气、偏铝酸钠的物质的量及质量，再根据溶质质量分数的公式求出溶液的溶质质量分数；
（2）在标准状况下，22.4升的密闭容器中充入CO₂和CO混合气体，物质的量n=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，其密度为$\frac{10}{7}$g/L，质量=$\frac{10}{7}$g/L×22.4L=32g，气体平均摩尔质量M=32g/mol，计算得到二氧化碳和一氧化碳物质的量，结合化学方程式定量关系计算；
（3）镁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液，沉淀为氢氧化镁，则经洗涤、干燥、灼烧，得到白色粉末为氧化镁，氧化镁质量等于合金的质量，利用组成可知氧化镁中O元素的质量等于合金中Al的质量，以此来解答；
（4）n（Cl₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根据2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2Br^-知，还原性Fe²⁺＞Br^-，所以向溴化亚铁溶液中通入氯气时，氯气先和Fe²⁺反应后和Br^-反应，将氯气通入溴化亚铁溶液中时有$\frac{1}{3}$的溴离子被氧化成溴单质，说明亚铁离子完全被氧化，根据转移电子守恒进行计算；
（5）根据最后溶液中溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，而铁元素物质的量为0.04mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，含氢离子0.08mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H⁺和合金中的氧结合成水了，由于合金中氧物质的量$\frac{5.76g-3.2g-2.24g}{16g/mol}$=0.02mol，它结合氢离子0.04mol，所以硫酸中有0.08-0.04=0.04molH⁺生成氢气；

解答 解：（1）钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的离子方程式为：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；
铝与碱反应生成偏铝酸钠和氢气，所以化学方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，则离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
由反应离子方程式可知，钠和铝反应的物质的量之比为1：1，所以将amol钠和amol铝一同投入mg足量水中，钠、铝能恰好反应最终得到amolNaAlO₂，
根据方程式知反应过程中共得到H₂的物质的量为：$\frac{1}{2}$a+$\frac{3}{2}$a=2amol，生成NaAlO₂的物质的量为amol，
则所得溶液中溶质的质量为：amol×82g/mol=82ag，溶液的质量为：23ag+27ag+mg-4ag=（46a+m）g，
故所得溶液的溶质质量分数为：ω（NaAlO₂）=$\frac{82ag}{（46a+m）g}$×100%=$\frac{8200a}{46a+m}$%，
故答案为：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；$\frac{8200a}{46a+m}$%．
（2）在标准状况下，22.4升的密闭容器中充入CO₂和CO混合气体，其密度为10/7g/L，加入足量Na₂O₂充分振荡并不断用点火花点燃至完全反应，过氧化钠足量，最后容器中剩余的只有O₂、Na₂CO₃和Na₂O₂，依据碳元素守恒得到最后得到碳酸钠物质的量为1mol，在标准状况下，22.4升的密闭容器中充入CO₂和CO混合气体，物质的量n=$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，其密度为$\frac{10}{7}$g/L，质量=$\frac{10}{7}$g/L×22.4L=32g，气体平均摩尔质量M=32g/mol，设二氧化碳物质的量为x，CO物质的量为y，则：
x+y=1mol，
44x+28y=32
x=0.25mol，
y=0.75mol，
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂，2CO+O₂=2CO₂，最后容器中剩余氧气物质的量为0.125mol，
故答案为：0.125；1；  
（3）由镁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液，沉淀为氢氧化镁，则经洗涤、干燥、灼烧，得到白色粉末为MgO，MgO的质量等于合金Mg、Al的质量，所以MgO中O元素的质量等于合金中Al的质量，则合金中Mg的质量分数等于氧化镁中镁的质量分数：$\frac{24}{40}$×100%=60%，合金中铝的质量百分含量为40%，
故答案为：40%；     
（4）n（Cl₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根据2Fe²⁺+Br₂═2Fe³⁺+2 Br^-知，还原性Fe²⁺＞Br^-，所以向溴化亚铁溶液中通入氯气时，氯气先和Fe²⁺反应后和Br^-反应，将氯气通入溴化亚铁溶液中时有$\frac{1}{3}$的溴离子被氧化成溴单质，说明亚铁离子完全被氧化，设c（FeBr₂）=xmol/L，
根据转移电子守恒得n（Fe²⁺）×1+n（Br^-）×1=2n（Cl₂），
即0.1xmol×1+0.2xmol×1×$\frac{1}{3}$=0.1mol×2，
x=1.2，
故答案为：1.2mol/L；   
（5）根据最后溶液中溶质为过量H₂SO₄和FeSO₄，而铁元素物质的量为0.04mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，含氢离子0.08mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H⁺和合金中的氧结合成水了，由于合金中氧物质的量$\frac{5.76g-3.2g-2.24g}{16g/mol}$=0.02mol，它结合氢离子0.04mol，所以硫酸中有0.08-0.04=0.04molH⁺生成氢气，即生成0.02mol氢气，标况体积为448ml，
故答案为：448；

点评 本题考查氧化还原反应有关计算、混合物的有关计算、化学方程式计算等，为高频考点，明确离子反应先后顺序、发生的反应找出合金与氧化物的关系是解本题关键，结合转移电子守恒分析解答，侧重考查学生的分析、理解能力，题目难度中等．