Question

有Na与Al的混合物共5克，投入足量水中，完全反应后
（1）写出上述过程发生反应的离子方程式

 

、

 

；
（2）若混合物中两种金属的物质的量相等，完全反应后生成的气体在标况下的体积为

 

 ml；
（3）若混合物中两种金属以一定的质量比混合，计算完全反应后生成的气体物质的量范围．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）钠与水反应生成氢氧化钠和氢气、铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，据此写出反应的离子方程式；
（2）根据总质量计算出金属的物质的量，再根据反应方程式计算出生成标况下氢气的体积；
（3）当钠与铝恰好反应时，生成氢气的物质的量最大，当铝的物质的量为5g，钠几乎为0时，生成氢气的物质的量最小，据此判断生成氢气的物质的量的范围．

解答： 解：（1）钠与铝的混合物投入水中，钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，反应的离子方程式为：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+3H₂↑；反应生成的氢氧化钠与金属铝反应生成偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为：2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）设钠和铝的物质的量为n，则：23n+27n=5，解得：n=0.1mol，根据离子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑、2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑可知，0.1molNa生成氢气的物质的量为：0.1mol×

1

2

=0.05mol，
0.1mol铝与氢氧化钠溶液完全反应生成氢气的物质的量为：0.1mol×

3

2

=0.15mol，
所以生成氢气总物质的量为：0.05mol+0.15mol=0.2mol，标况下0.2mol氢气的体积为：22.4L/mol×0.2mol=4.48L=4480mL，
故答案为：4480；
（3）根据离子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑、2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑可知，铝反应的物质的量越多，生成氢气的物质的量越大，当Na和Al恰好反应时，生成氢气的物质的量最大，根据（2）可知，生成氢气的最大物质的量为0.2mol；
当金属完全为铝时，铝不与水反应，则生成氢气的体积为0，由于存在金属钠，则生成氢气的物质的量大于0，
所以5gNa、Al的混合物与水反应，生成氢气的物质的量n的范围为：0＜n≤0.2．
答：完全反应后生成的气体物质的量范围0＜n≤0.2．

点评：本题考查了混合金属生成氢气的计算，题目难度中等，注意掌握有关混合物的计算方法，明确反应原理为解答此类题的关键，（3）为易错点，需要正确判断生成氢气的物质的量最大是钠与铝的组成情况．