Question

【題目】在標準狀況下進行甲、乙、丙三組實驗。三組實驗各取同濃度的鹽酸30mL，加入同一種鎂鋁合金粉末，產生氣體。有關數據列表如下(氣體體積均為標準狀況下測得)：

實驗序號	甲	乙	丙
合金質量/g	0.255	0.385	0.459
生成氣體/ml	280	336	336

(1)該鹽酸的物質的量濃度____________；

(2)合金中Mg、Al的物質的量之比為___________；

(3)在丙組實驗后，向容器中加入1mol/L的NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO2-，并使Mg2+剛好沉淀完全，則溶液中AlO2-的物質的量為__________mol；溶液中Na+的物質的量為_________mol；所加NaOH溶液的體積為_________mL。

Answer 1

【答案】1mol/L 1：1 0.009 0.039 39

【解析】

結合表格數據，鹽酸濃、體積一定，甲中合金質量小于乙中合金質量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應，乙中合金質量小于丙中合金質量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應，生成336mL氫氣需要金屬的質量為0.255g×=0.306g，故乙中金屬剩余，鹽酸不足；

(1)鹽酸完全反應生成氫氣336mL，根據n=計算氫氣的物質的量，根據氫元素守恒可知n(HCl)=2n(H2)，據此計算；

(2)甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，此時生成氫氣280mL，故可以根據甲組數據計算金屬的物質的量之比，令鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量之和與電子轉移守恒列方程計算x、y的值，據此解答；

(3)丙實驗之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO2-，并使Mg2+剛好沉淀完全，反應后溶液中溶質為氯化鈉、偏鋁酸鈉．由(2)中計算Mg、Al的物質的量可知丙中Al的物質的量，根據鋁元素守恒計算偏鋁酸鈉的物質的量，根據氯離子守恒計算溶液中n(NaCl)=n(HCl)，根據鈉離子守恒可知n(NaOH)=n(NaCl)+n(NaAlO2)，n(Na+)=n(NaOH)，再根據V=計算氫氧化鈉的體積。

(1)鹽酸完全反應生成氫氣336mL，氫氣的物質的量為=0.015mol，根據氫元素守恒可知n(HCl)=2n(H2)=2×0.015mol=0.03mol，故鹽酸的物質的量濃度為=1mol/L；

(2)甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，此時生成氫氣280mL，故可以根據甲組數據計算金屬的物質的量之比，令鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量可知24x+27y=0.255，根據電子轉移守恒有2x+3y=×2，聯立方程解得：x=0.005、y=0.005，故合金中鎂與鋁的物質的量之比為0.005mol:0.005mol=1:1；

(3)丙實驗之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO2，并使Mg2+剛好沉淀完全，反應后溶液中溶質為氯化鈉、偏鋁酸鈉，由(2)中計算Mg、Al的物質的量可知丙中Al的物質的量為0.005mol×=0.009mol，根據鋁元素守恒可知n(NaAlO2)=n(Al原子)=0.009mol，根據氯離子守恒可知n(NaCl)=1mol/L×0.03L=0.03mol，根據鈉離子守恒可知n(NaOH)=n(NaCl)+n(NaAlO2)=0.03mol+0.009mol=0.039mol，n(Na+)=n(NaOH)=0.039mol，故需要氫氧化鈉溶液的體積為=0.039L=39mL。