Question

20．将一块金属钠投入到50mL CuCl₂和AlCl₃的混合溶液中，发现沉淀先增多后减少．反应最终收集到6.72L气体（标准状况下），同时得到12.7g沉淀．再将此沉淀溶于过量的NaOH溶液中，又发现沉淀质量减轻了7.8g．求：
（1）所投入金属钠的质量．
（2）原溶液中Cu²⁺．Al³⁺两种离子物质的量浓度．

Answer 1

分析 （1）因产生的气体是Na与H₂O反应生成的氢气，可利用收集到的气体的量求出Na的质量；
（2）加入过量NaOH后得到的沉淀为Cu（OH）₂，则原溶液中n（Cu²⁺）=$\frac{12.7g-7.8g}{98g/mol}$=0.05mol，根据c=$\frac{n}{V}$计算出铜离子的浓度；
投入金属Na产生n（OH^-）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×2=0.6 mol，沉淀Cu²⁺消耗n（OH^-）=0.05mol×2=0.1 mol，
设原溶液中含xmolAl³⁺，由题意可得：[x-$\frac{7.8g}{78g/mol}$]×4+$\frac{7.8g}{78g/mol}$×3=0.6 mol-0.1 mol（反应后的溶液中含有NaAlO₂，同时还有7.8 g氢氧化铝沉淀），
计算出铝离子的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算出铝离子的浓度．

解答 解：（1）因产生的气体为Na与H₂O反应生成的氢气，所以可利用收集到的气体的量求出Na的质量，m（Na）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×2×23 g•mol^-1=13.8 g，
答：所投入金属钠的质量13.8g；
（2）加入过量NaOH后得到的沉淀为Cu（OH）₂，则原溶液中n（Cu²⁺）=$\frac{12.7g-7.8g}{98g/mol}$=0.05mol，铜离子浓度为：c（Cu²）=$\frac{0.05mol}{0.05L}$=1.0 mol/L；
投入金属Na产生n（OH^-）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×2=0.6 mol，沉淀Cu²⁺消耗n（OH^-）=0.05mol×2=0.1 mol，
设原溶液中含xmolAl³⁺，由题意可得：[x-$\frac{7.8g}{78g/mol}$]×4+$\frac{7.8g}{78g/mol}$×3=0.6 mol-0.1 mol（反应后的溶液中含有NaAlO₂，同时还有7.8 g氢氧化铝沉淀），
解得：x=0.15 mol，则铝离子浓度为：c（Al³⁺）=$\frac{0.15mol}{0.05L}$=3.0 mol/L，
答：原溶液中Cu²⁺、Al³⁺两种离子物质的量浓度分别为c（Cu²⁺）=1.0 mol/L、c（Al³⁺）=3.0 mol/L．

点评 该题通过计算题考查常见金属及其化合物的性质，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的化学计算能力．