Question

（8分）某研究性學(xué)習小組為測定鎂和鋁的混合物中鋁的質(zhì)量分數(shù)，稱取該混合物a g，溶于200 ml 5 mol/L HCl溶液中，共收集到標準狀況下的氫氣3．36 L。
（1）a的取值范圍是__________________。
（2）向反應(yīng)后所得溶液中逐漸加入4 mol／L的NaOH溶液。當沉淀質(zhì)量達到最大值時，加入的NaOH溶液的體積是多少毫升？沉淀的最大質(zhì)量為多少克？（用含a的代數(shù)式表示）。
（3）繼續(xù)加入NaOH溶液至沉淀質(zhì)量不再發(fā)生變化時，過濾、洗滌并灼燒沉淀至恒重，所得殘余固體的質(zhì)量仍為a g，計算原混合物中鋁的質(zhì)量分數(shù)。

Answer 1

（8分）（1）2.7＜a＜3.6 （2）250   ,a+5.1    （3）40%

試題分析：（1）標準狀況下3.36L氣體的物質(zhì)的量是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol。根據(jù)反應(yīng)的方程式2Al＋6H^＋=2Al^3＋＋3H₂↑、Mg＋2H^＋=Mg^2＋＋H₂↑可知，如果全部是鋁生成的氫氣，則鋁的質(zhì)量是0.1mol×27g/mol=2.7g。如果全部是鎂生成的，則鎂的質(zhì)量是0.15mol×24g.mol=3.6g，所以a的取值范圍是2.7＜a＜3.6。
（2）當沉淀質(zhì)量達到最大值時，溶液中的溶質(zhì)恰好是氯化鈉，所以根據(jù)原子守恒可知，需要氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.2L×5mol/L=1mol，則需要氫氧化鈉溶液的體積是1mol÷4mol/L=0.25L=250ml。鎂或鋁失去多少電子，相應(yīng)的計算陽離子就結(jié)合多少OH^-生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀。氫氣是0.15mol，轉(zhuǎn)移0.3mol電子。所以和金屬陽離子結(jié)合的OH^-的物質(zhì)的量就是0.3mol，則沉淀的質(zhì)量就是ag+0.3mol×17g/mol=（a+5.1）g。
（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象可知，過濾得到的白色沉淀是氫氧化鎂，灼燒則生成氧化鎂，這說明氧化鎂的質(zhì)量和原混合物的質(zhì)量相等。由于鎂原子的質(zhì)量沒有改變，因此原混合物中鋁的質(zhì)量分數(shù)就是氧化鎂中氧元素的質(zhì)量分數(shù)，即為。
點評：該題的反應(yīng)過程比較復(fù)雜，有關(guān)的化學(xué)方程式也比較多。該題的解題思路仍然是拋棄反應(yīng)過程，根據(jù)最終的結(jié)果，充分利用各種解題技巧，抓住問題的關(guān)鍵，化繁為簡。該題的難度較大，對學(xué)生的思維要求較高。既考查了學(xué)生的對基礎(chǔ)知識的熟練程度，更重要的是考查學(xué)生靈活運用知識解決實際問題的解題能力。