Question

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，取甲、乙、丙各30.0 mL相同濃度的鹽酸，然后分別慢慢加入組成相同的鎂鋁合金粉末，得下表有關(guān)數(shù)據(jù)（假設(shè)反應(yīng)前后溶液體積不發(fā)生變化）：

實(shí)驗(yàn)序號	甲	乙	丙
合金質(zhì)量/mg	255	385	459
氣體體積/mL	280	336	336

試完成下列問題：

（1）甲組實(shí)驗(yàn)中，鹽酸（選填“過量”“適量”或“不足量”，下同）__________；乙組實(shí)驗(yàn)中鹽酸____________。

（2）鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少？

（3）合金中鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為多少？

（4）丙實(shí)驗(yàn)之后，向容器中加入一定量的1.00 mol·L^-1NaOH溶液，能使合金中的鋁粉恰好完全溶解，再過濾出不溶性固體，求所得濾液中各溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。

Answer 1

（1）過量  不足量

（2）1.00 mol·L^-1

（3）1∶1

（4）c(NaCl)=0.435 mol·L^-1，c(NaAlO₂)=0.130 mol·L^-1

解析：（1）由上表知，在鹽酸物質(zhì)的量相同的條件下，當(dāng)合金質(zhì)量由255 g增加到385 g時(shí)，產(chǎn)生氣體的體積由280 mL增加到336 mL，說明甲組中合金不足，鹽酸過量。同理可分析出乙組中鹽酸不足量。

（2）通過（1）的分析可知乙、丙組鹽酸完全反應(yīng)，設(shè)鹽酸的物質(zhì)的量為x，由：

  2HCl    —    H₂

2 mol          22.4 L

    x            0.336 L

可求出x=0.03 mol，c(HCl)=1.00 mol·L^-1

（3）計(jì)算合金中鎂、鋁的物質(zhì)的量時(shí)應(yīng)該選用甲組中的數(shù)據(jù)。設(shè)合金中鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為x、y。由H₂的物質(zhì)的量可得方程：x+y×3/2=0.012 5；再由質(zhì)量守恒得方程：24x+27y=0.255。聯(lián)立方程可解得x=y=0.005 mol，即：x∶y=1∶1。

（4）由合金中鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為1∶1，可求出丙組合金中鎂、鋁的物質(zhì)的量均為0.009 mol，加入NaOH欲使合金中的鋁完全溶解，則要考慮NaOH與Al、MgCl₂和AlCl₃反應(yīng)，且反應(yīng)后得到的溶液應(yīng)該是NaCl和NaAlO₂溶液。根據(jù)鋁守恒可得溶液中NaAlO₂的物質(zhì)的量為0.009 mol，再由鈉守恒可得：

n(Na⁺)=n(Cl^-)+n()=0.03 mol+0.009 mol=0.039 mol，

即加入的NaOH體積為0.039 L，這樣反應(yīng)后的溶液體積為：0.03 L+0.039 L=0.069 L，因此，c(NaCl)=0.03 mol/0.069 L=0.435 mol·L^-1，c(NaAlO₂)=0.009 mol/0.069 L=0.130 mol·L^-1。