Question

14．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進(jìn)行甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn)．三組實(shí)驗(yàn)均各取20mL同濃度的鹽酸，加入同一種鎂鋁合金粉末，產(chǎn)生氣體，有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

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

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)中，哪一組鹽酸是不足量的？乙（填“甲”或“乙”）．理由是因甲反應(yīng)后的溶液中再加合金還能繼續(xù)反應(yīng)，說(shuō)明甲中鹽酸有剩余，若乙中鹽酸恰好完全反應(yīng)或有剩余，則產(chǎn)生的氫氣應(yīng)為$\frac{385}{255}$×280mL=423mL＞336mL，故說(shuō)明乙中鹽酸不足．
（2）要算出鹽酸的物質(zhì)的量濃度，題中可作為計(jì)算依據(jù)的數(shù)據(jù)是乙或丙，求得的鹽酸的物質(zhì)的量濃度為1.5mol/L．
（3）求合金中Mg、Al的物質(zhì)的量之比，題中可作為計(jì)算依據(jù)的數(shù)據(jù)是甲，求得的Mg、Al物質(zhì)的量之比為1：1．

Answer 1

分析 （1）鹽酸濃度、體積一定，甲中合金質(zhì)量小于乙中合金質(zhì)量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說(shuō)明甲中鹽酸過(guò)量、金屬完全反應(yīng)；根據(jù)甲中金屬與氫氣的體積定比關(guān)系計(jì)算生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量，確定乙中鹽酸與金屬是否恰好反應(yīng)；
（2）乙、丙中鹽酸完全，可以根據(jù)反應(yīng)生成氫氣體積計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂），據(jù)此計(jì)算；
（3）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應(yīng)，此時(shí)生成氫氣280mL，故可以根據(jù)甲組數(shù)據(jù)計(jì)算金屬的物質(zhì)的量之比，設(shè)鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和與電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算x、y的值，據(jù)此解答．

解答 解：（1）鹽酸濃、體積一定，甲中合金質(zhì)量小于乙中合金質(zhì)量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說(shuō)明甲中鹽酸過(guò)量、金屬完全反應(yīng)，乙中合金質(zhì)量小于丙中合金質(zhì)量，且乙、丙生成氣體體積相等，說(shuō)明乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，
根據(jù)甲可知，生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量為：255mg×$\frac{336mL}{280mL}$=306mg，故乙中金屬有剩余，乙中鹽酸不足，
故答案為：乙；因甲反應(yīng)后的溶液中再加合金還能繼續(xù)反應(yīng)，說(shuō)明甲中鹽酸有剩余，若乙中鹽酸恰好完全反應(yīng)或有剩余，則產(chǎn)生的氫氣應(yīng)為$\frac{385}{255}$×280mL=423 mL＞336 mL，故說(shuō)明乙中鹽酸不足；
（2）乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，可以根據(jù)反應(yīng)生成氫氣體積計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度，鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣336mL，氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根據(jù)氫元素守恒可知：n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，故鹽酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.03mol}{0.02L}$=1.5mol/L，
故答案為：乙或丙；1.5mol/L；
（3）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應(yīng)，此時(shí)生成氫氣280mL，故可以根據(jù)甲組數(shù)據(jù)計(jì)算金屬的物質(zhì)的量之比，設(shè)鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量可知：①24x+27y=0.255，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有：②2x+3y=$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×2，
根據(jù)①②聯(lián)立解得：x=0.005、y=0.005，
所以合金中鎂與鋁的物質(zhì)的量之比為：0.005mol：0.005mol=1：1，
故答案為：甲；1：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，根據(jù)表中數(shù)據(jù)關(guān)系判斷反應(yīng)的過(guò)量問(wèn)題是關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．