题目内容

将总物质的量为n mol的钠和铝(其中钠的物质的量分数为x),投入一定量的水中充分反应,金属没有剩余,共收集到标准状况下的气体V L.下列关系式中正确的是


  1. A.
    x=数学公式
  2. B.
    0<x≤0.5
  3. C.
    V=33.6n(1-x)
  4. D.
    11.2n<V≤22.4n
D
分析:将总物质的量为n mol的钠和铝混合物投入一定量的水中充分反应,钠先与水反应生成氢氧化钠与氢气,铝在于氢氧化钠等于生成偏铝酸钠与氢气.反应的化学方程式为:2Na+2H2O═2NaOH+H2↑,2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑.
金属没有剩余,铝不与水反应,说明反应2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑中铝与氢氧化钠恰好完全或钠过量,以此进行计算.
解答:金属没有剩余,说明反应2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑中铝与氢氧化钠恰好完全或钠过量,否则剩下铝不与水反应.
若恰好反应,即钠与铝按1:1混合,x=0.5,则有钠0.5nmol,铝0.5nmol,由方程式2Na+2H2O═2NaOH+H2↑可知,0.5nmol钠生成氢气0.25nmol;由方程式2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑可知,0.5nmol铝生成氢气0.75nmol,所以共生成氢气
0.25nmol+0.75nmol=nmol,氢气体积为22.4nL.
若Na过量,即1>x>0.5,则有钠nxmol,铝n(1-x)mol,由方程式2Na+2H2O═2NaOH+H2↑可知,nxmol钠生成氢气
0.5nxmol;由方程式2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑可知,n(1-x)mol铝生成氢气1.5n(1-x)mol,所以共生成氢气
0.5nxmol+1.5n(1-x)mol=n(1.5-x)mol,氢气体积为22.4n(1.5-x)L.则根据上面的关系可知,所以钠越多气体总量越少,当即全是钠时,即x=1,生成氢气体积为11.2nL,
故氢气体积为11.2nL<V≤22.4nL
故选:D.
点评:考查混合物的有关计算,难度较大,关键在于金属没有剩余,分情况讨论,作为选择题可以根据转移电子数确定钠越多气体总量越少,当即全是钠时生成氢气最少,确定氢气的最少极值.
练习册系列答案
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(14分)测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积,可以求得合金中铝和锌的质量分数及物质的量分数。现有下列实验用品:中学化学实验常用仪器、1000 mL烧杯、100 mL量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸(密度1.19 g·cm3)、水。按图示装置进行实验,回答下列问题。(设合金样品完全反应,产生的气体体积不超过100 mL)

(1).补充下列实验步骤,直到反应开始进行(铁架台和铁夹的安装可省略):

①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好,放在1000 mL烧杯底部,把短颈漏斗倒扣在样品上面。

②_________________________________________________________________________。

③_________________________________________________________________________。

④_________________________________________________________________________。

(2).合金样品用铜网包裹的目的是什么?

________________________________________________________________________。

(3).已知一定质量的铝锌合金的总物质的量为n,实验测得的气体体积为V1mL(已经换算为标准状况)。则铝锌合金中铝的物质的量分数为:_________________。(用含n和V1的式子表示)

(4)本装置也可用于测定金属锌(或其它金属)的相对原子质量,若m g金属锌进行实验,测得的气体体积为V2mL(已经换算为标准状况)。则金属锌的相对原子质量为:_________________。(用含m和V2的式子表示)

 

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①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好,放在1000 mL烧杯底部,把短颈漏斗倒扣在样品上面。
②_________________________________________________________________________。
③_________________________________________________________________________。
④_________________________________________________________________________。
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________________________________________________________________________。
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②_________________________________________________________________________。

③_________________________________________________________________________。

④_________________________________________________________________________。

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