Question

9．Mg、Al分别与盐酸反应
（1）若盐酸足量，等物质的量的Mg、Al产生的氢气质量之比为2：3
（2）若盐酸足量，等质量的Mg、Al产生H₂的质量之比为$\frac{1}{12}$：$\frac{1}{9}$，溶液增重质量之比为$\frac{11}{12}$：$\frac{8}{9}$．
（3）若盐酸等质量且足量，充分反应后所得溶液质量相等，则Mg、Al质量之比为$\frac{12}{11}$：$\frac{9}{8}$
（4）称取Mg、Al各mg，在室温下分别与V L4mol•L^-1的盐酸充分反应，试推断，在下列两种情况下，V的取值范围（用含m的表达式表示）
①Al与盐酸反应放出H₂最多时V＞$\frac{m}{48}$．
②Mg和Al与盐酸反应产生H₂一样多时V≥$\frac{m}{48}$．

Answer 1

分析 两种金属与酸反应的方程式分别为Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，结合反应的方程式以及题目要求解答（1）（2）（3）；
（4）据镁、铝与盐酸的反应定量关系，结合极值分析判断生成氢气的量的多少，确定盐酸溶液的体积取值．

解答 解：两种金属与酸反应的方程式分别为Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑、2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，
（1）若盐酸足量，设金属都为2mol，等物质的量的Mg、Al产生的氢气的物质的量分别为2mol、3mol，产生的氢气的质量之比为2：3，
故答案为：2：3；
（2）若Mg、Al三种金属质量相等，则两种金属的物质的量之比为：$\frac{1}{24}$：$\frac{1}{27}$，
相同条件下产生的氢气的物质的量之比为$\frac{1}{24}$：$\frac{1}{27}$=$\frac{1}{12}$：$\frac{1}{9}$，
在相同条件下，气体的质量之比等于物质的量之比，为$\frac{1}{12}$：$\frac{1}{9}$，
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑△m
24g           2g      22g
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑△m
27g              3g    24g
等质量时，溶液增重的质量之比为$\frac{11}{12}$：$\frac{8}{9}$，
故答案为：$\frac{1}{12}$：$\frac{1}{9}$；$\frac{11}{12}$：$\frac{8}{9}$；
（3）若盐酸等质量且足量，充分反应后所得溶液质量相等，则金属与酸反应后溶液的增重相等，假设都增重1g，
Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑△m
24g           2g     22g
y                     1g
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑△m
27g             3g   24g
z                     1g
则y：z=$\frac{12}{11}$：$\frac{9}{8}$，
故答案为：$\frac{12}{11}$：$\frac{9}{8}$；
（4）称取金属Mg、Al各m g，在室温下分别与V L 4mol•L^-1的盐酸充分反应，假设金属全部反应时的定量关系为； 
Mg～2HCl～H₂
$\frac{m}{24}$  $\frac{m}{12}$   $\frac{m}{24}$ 
2Al～6HCl～3H₂
$\frac{m}{27}$  $\frac{m}{9}$    $\frac{m}{18}$
依据定量关系可知，
①铝与盐酸反应放出的氢气最多时，盐酸对Mg过量，相对于铝恰好反应或不足，消耗的盐酸满足4V＞$\frac{m}{12}$，V＞$\frac{m}{48}$，故答案为：V＞$\frac{m}{48}$；
②Mg、Al各mg，在室温下分别与V L4mol•L^-1的盐酸充分反应，Mg和Al与盐酸反应产生H₂一样多时说明盐酸完全反应，Mg、Al过量或Mg恰好反应Al过量，4V≥$\frac{m}{12}$，V≥$\frac{m}{48}$，故答案为：V≥$\frac{m}{48}$．

点评 本题考查了金属和酸反应的定量关系分析和计算，题目难度中等．