题目内容

空调中铝质蒸发器和冷凝器易氧化,影响空调器的寿命.铜-铝合金蒸发器和冷凝器的成功开发解决了制冷行业的一大难题,被称为二十一世纪制冷行业革命性的创新.
(1)为测定该铜-铝合金的质量分数,将5.6克合金样品粉碎,投入到足量盐酸中,充分反应后得到气体6.72L(标准状况).此铜-铝合金中铝的质量分数为
 
(精确到0.01).
(2)将上述反应液过滤,并将滤液稀释到100mL(写出简要计算过程)
①稀释后,溶液中Al3+的物质的量浓度为多少?
②从上述滤液中取出10mL,要想获得0.78克沉淀,至少加入0.5mol/L NaOH溶液的体积为多少mL?
考点:有关混合物反应的计算,化学方程式的有关计算
专题:计算题
分析:(1)铜与盐酸不反应,铝与盐酸发生2Al+6H+=2Al3++3H2↑,n(H2)=
6.72L
22.4L/mol
=0.3mol,根据方程式计算铝的质量,进而计算质量分数;
(2)根据c=
n
V
计算浓度;加入氢氧化钠,可发生Al3++3OH-=Al(OH)3↓和Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,结合方程式计算.
解答: 解:(1)铜与盐酸不反应,铝与盐酸发生2Al+6H+=2Al3++3H2↑,n(H2)=
6.72L
22.4L/mol
=0.3mol,
由方程式可知n(Al)=0.2mol,m(Al)=0.2mol×27g/mol=5.4g,
ω(Al)=
5.4g
5.6g
=0.96,
故答案为:0.96;
(2)将上述反应液过滤,并将滤液稀释到100mL,
①稀释后,溶液中Al3+的物质的量浓度为
0.2mol
0.1L
=2mol/L,
答:稀释后,溶液中Al3+的物质的量浓度为2mol/L;
②从上述滤液中取出10mL,n(Al3+)=2mol/L×0.01L=0.02mol,
n(Al(OH)3)=
0.78g
78g/mol
=0.01mol,
当NaOH不足时,
Al3++3OH-=Al(OH)3↓
     3mol   1mol
     x     0.01mol
则x=0.03mol,
V1(NaOH溶液)=
0.03mol
0.5mol/L
=0.06L=60mL,
如使Al(OH)3部分溶解,则
①Al3++3OH-=Al(OH)3↓
0.02mol 0.06mol
②Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
   1mol         1mol
(0.02-0.01)mol (0.02-0.01)mol=0.01mol
两步反应共需要0.06mol+0.01mol=0.07mol,
V2(NaOH溶液)=
0.07mol
0.5mol/L
=0.14L=140mL,
答:从上述滤液中取出10mL,要想获得0.78克沉淀,至少加入0.5mol/L NaOH溶液的体积为60mL或140mL.
点评:本题考查化学方程式的相关计算,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,题目难度中等,注意判断硫酸铝反应的程度,为解答本题的关键,用讨论法解答.
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