Question

14．在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验．三组实验均各取20mL同浓度的盐酸，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据见下表：

实验序号	甲	乙	丙
合金质量/mg	255	385	459
生成气体体积/mL	280	336	336

请回答下列问题：
（1）甲、乙两组实验中，哪一组盐酸是不足量的？乙（填“甲”或“乙”）．理由是因甲反应后的溶液中再加合金还能继续反应，说明甲中盐酸有剩余，若乙中盐酸恰好完全反应或有剩余，则产生的氢气应为$\frac{385}{255}$×280mL=423mL＞336mL，故说明乙中盐酸不足．
（2）要算出盐酸的物质的量浓度，题中可作为计算依据的数据是乙或丙，求得的盐酸的物质的量浓度为1.5mol/L．
（3）求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作为计算依据的数据是甲，求得的Mg、Al物质的量之比为1：1．

Answer 1

分析 （1）盐酸浓度、体积一定，甲中合金质量小于乙中合金质量，且甲中生成气体体积小于乙中气体体积，说明甲中盐酸过量、金属完全反应；根据甲中金属与氢气的体积定比关系计算生成336mL氢气需要金属的质量，确定乙中盐酸与金属是否恰好反应；
（2）乙、丙中盐酸完全，可以根据反应生成氢气体积计算盐酸的物质的量浓度，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算氢气的物质的量，根据氢元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂），据此计算；
（3）甲中盐酸有剩余，金属完全反应，此时生成氢气280mL，故可以根据甲组数据计算金属的物质的量之比，设镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与电子转移守恒列方程计算x、y的值，据此解答．

解答 解：（1）盐酸浓、体积一定，甲中合金质量小于乙中合金质量，且甲中生成气体体积小于乙中气体体积，说明甲中盐酸过量、金属完全反应，乙中合金质量小于丙中合金质量，且乙、丙生成气体体积相等，说明乙、丙中盐酸完全反应，
根据甲可知，生成336mL氢气需要金属的质量为：255mg×$\frac{336mL}{280mL}$=306mg，故乙中金属有剩余，乙中盐酸不足，
故答案为：乙；因甲反应后的溶液中再加合金还能继续反应，说明甲中盐酸有剩余，若乙中盐酸恰好完全反应或有剩余，则产生的氢气应为$\frac{385}{255}$×280mL=423 mL＞336 mL，故说明乙中盐酸不足；
（2）乙、丙中盐酸完全反应，可以根据反应生成氢气体积计算盐酸的物质的量浓度，盐酸完全反应生成氢气336mL，氢气的物质的量为：$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根据氢元素守恒可知：n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，故盐酸的物质的量浓度为：$\frac{0.03mol}{0.02L}$=1.5mol/L，
故答案为：乙或丙；1.5mol/L；
（3）甲中盐酸有剩余，金属完全反应，此时生成氢气280mL，故可以根据甲组数据计算金属的物质的量之比，设镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量可知：①24x+27y=0.255，根据电子转移守恒有：②2x+3y=$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×2，
根据①②联立解得：x=0.005、y=0.005，
所以合金中镁与铝的物质的量之比为：0.005mol：0.005mol=1：1，
故答案为：甲；1：1．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，根据表中数据关系判断反应的过量问题是关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力．