Question

【題目】將總物質的量為nmol的鈉和鋁的混合物(其中鈉的物質的量分數為x)投入到一定量的水中充分反應，金屬沒有剩余，共收集到標準狀況下的氣體VL。下列關系式正確的是（ ）

A.x＝

B.0＜x<0.5

C.V＝33.6n(1－x)

D.11.2n<V≤22.4n

Answer 1

【答案】D

【解析】

將總物質的量為n mol的鈉和鋁混合物投入一定量的水中充分反應，鈉先與水反應生成氫氧化鈉與氫氣，鋁再與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與氫氣。反應的化學方程式為：2Na＋2H2O═2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑；金屬沒有剩余，鋁不與水反應，說明反應2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑中鋁與氫氧化鈉恰好完全或氫氧化鈉過量，以此進行計算。

金屬沒有剩余，說明反應2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑中鋁與氫氧化鈉恰好完全或氫氧化鈉過量，否則剩下鋁不與水反應；

若恰好反應，即鈉與鋁按1：1混合，x＝0.5，則有鈉0.5nmol，鋁0.5nmol，由方程式2Na＋2H2O═2NaOH＋H2↑可知，0.5nmol鈉生成氫氣0.25nmol；由方程式2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑可知，0.5nmol鋁生成氫氣0.75nmol，所以共生成氫氣：0.25nmol＋0.75nmol＝nmol，氫氣體積為22.4n L；

若Na過量，即1＞x＞0.5，則有鈉nxmol，鋁n(1x)mol，由方程式2Na＋2H2O═2NaOH＋H2↑可知，nxmol鈉生成氫氣0.5nxmol；由方程式2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑可知，n(1x)mol鋁生成氫氣1.5n(1x)mol，所以共生成氫氣：0.5nxmol＋1.5n(1x)mol＝n(1.5x)mol，氫氣體積為：22.4n(1.5x) L；

根據分析可知，Na越多氣體總量越少，當即全是鈉時，即x＝1，生成氫氣體積為11.2n L；

所以生成氫氣在標況下的體積為11.2n L＜VL≤22.4n L，

故答案選D。