Question

如图所示是测定镁粉（含有少量杂质Al）纯度的实验装置，所用NaOH溶液的浓度为4.5mol/L，体积为100mL，不同时间段电子天平的读数如下表所示：

实验操作	时间（min）	电子天平的读数（g）
烧杯+NaOH溶液		120.0
烧杯+NaOH溶液+样品	0	135.6
	1	135.1
	2	134.7
	3	134.4
	4	134.4

（1）请列式计算样品中镁的质量分数？
（2）求反应后溶液中的c（OH^-）？（假定反应前后溶液体积不变）
（3）若定义：平均反应速率═某物质发生变化的物质的量/反应经历的时间，则用H₂物质的量的变化所表示的上述反应从开始到结束时的平均速率为多少？

Answer 1

解：（1）样品的质量为15.6g，NaOH的物质的量为：4.5mol/L×0.1L=0.45mol，铝能NaOH溶液反应产生的氢气的质量为135.6g-134.4g=1.2g，其物质的量为0.6mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂ +3H₂↑
2 2 3
0.4mol 0.4mol 0.6mol
NaOH溶液过量，铝全部参加反应，铝的质量为 0.4mol×27g/mol=10.8g，则镁的质量为15.6g-10.8g=4.8g，所以镁的质量分数为%=30.8%，
答：计算样品中镁的质量分数30.8%．
（2）样品的质量为15.6g，NaOH的物质的量为：4.5mol/L×0.1L=0.45mol，铝能NaOH溶液反应产生的氢气的质量为135.6g-134.4g=1.2g，其物质的量为0.6mol，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂ +3H₂↑
2 2 3
0.4mol 0.4mol 0.6mol
NaOH溶液过量，铝全部参加反应，过量的NaOH为0.45mol-0.4mol=0.05mol，反应后溶液中的c（OH^-）==0.5mol/L，故答案为：反应后溶液中的c（OH^-）为0.5mol/L．
（3）平均速率V===0.2mol/min，
答：用H₂物质的量的变化所表示的上述反应从开始到结束时的平均速率为0.2mol/min．
分析：（1）先根据电子天平的读数得出样品的质量为15.6g，铝能NaOH溶液反应，而镁与NaOH溶液不反应，烧杯+NaOH溶液+样品质量减少的是氢气，根据铝能NaOH溶液反应，求出铝的质量，最后求出镁的质量分数；
（2）铝能NaOH溶液反应，而镁与NaOH溶液不反应，烧杯+NaOH溶液+样品质量减少的是氢气，根据铝能NaOH溶液反应，求出过量的NaOH的物质的量，最后求出溶液中的c（OH^-）．
（3）根据平均速率V=来分析．
点评：本题主要考查了物质成分含量的计算，抓住铝能NaOH溶液反应，而镁与NaOH溶液不反应是解题的关键，难度中等．