Question

在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：三组各取30毫升同浓度的盐酸溶液，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据列表如下：

实验序号	甲	乙	丙
合金质量（毫克）	255	385	459
生成气体体积（毫升）	280	336	336

（1）要算出盐酸物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是

 

，求得盐酸的物质量浓度为

 

．
（2）求合金中Mg、Al的物质的量之比为

 

．
（3）在丙组实验之后，向容器中加入1mol/L的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg²⁺刚好沉淀完全，再过滤出不溶固体，求滤液中各溶质的物质的量和所加入的氢氧化钠溶液的体积．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

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，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；盐酸完全反应生成氢气336mL，根据n=

V

Vm

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；
（2）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，令镁、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；
（3）丙实验之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的铝元素全部转化为AlO₂^-，并使Mg²⁺刚好沉淀完全，反应后溶液中溶质为氯化钠、偏铝酸钠；由（2）中计算Mg、Al的物质的量可知丙中Al的物质的量，根据铝元素守恒计算偏铝酸钠的物质的量，根据氯离子守恒计算溶液中n（NaCl）=n（HCl）；根据钠离子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），n（Na⁺）=n（NaOH），再根据V=

n

c

计算氢氧化钠的体积．

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，生成336mL氢气需要金属的质量为：0.255g×

336mL

280mL

=0.306g，故乙中金属剩余，盐酸不足，计算盐酸浓度的数据为盐酸体积30mL、生成标况下氢气体积336mL；
盐酸完全反应生成标况下氢气336mL，该氢气的物质的量为：

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：

0.03mol

0.03L

=1mol/L，
故答案为：30mL盐酸、气体336mL；1mol/L；
（2）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，令镁、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=

0.28L

22.4L/mol

×2，
联立①②方程解得：x=0.005、y=0.005，
故合金中镁与铝的物质的量之比为：0.005mol：0.005mol=1：1，
故答案为：1：1；
（3）丙实验之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的铝元素全部转化为NaAlO₂，并使Mg²⁺刚好沉淀完全，反应后溶液中溶质为氯化钠、偏铝酸钠，由（3）中计算Mg、Al的物质的量可知丙中Al的物质的量为：0.005mol×

0.459g

0.255g

=0.009mol，
根据铝元素守恒可知：n（NaAlO₂）=n（Al原子）=0.009mol，
根据氯离子守恒可知：n（NaCl）=1mol/L×0.03L=0.03mol，
根据钠离子守恒可知：n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=0.03mol+0.009mol=0.039mol，
则：n（Na⁺）=n（NaOH）=0.039mol，
故需要氢氧化钠溶液的体积为：

0.039mol

1mol/L

=0.039L=39mL，
答：滤液中溶质的物质的量为：0.009偏铝酸钠、0.03mol氯化钠，需要加入氢氧化钠溶液体积为39mL．

点评：本题考查混合物的计算，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，（3）中注意利用守恒思想解答，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学计算能力．