Question

金屬元素及其化合物在科學(xué)研究和生產(chǎn)生活中有著廣泛的用途．
（1）現(xiàn)有一種銅粉與氧化銅粉末的混合物．經(jīng)測(cè)定，該混合物中銅元素與氧元素的質(zhì)量之比為5：1．該混合物中銅與氧化銅的物質(zhì)的量之比為

 

．
（2）取鋁合金（含鋁90%）1.5g與80mL 3mol?L^-1鹽酸充分反應(yīng)（合金中其它成分不參加反應(yīng)）．濾去不溶物，將濾液稀釋到100mL，取出稀釋液5mL，加入0.6mol?L^-1的氨水使Al³⁺恰好完全沉淀．上述鋁合金和鹽酸反應(yīng)的過(guò)程中生成氫氣

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．使Al³⁺恰好完全沉淀時(shí)，消耗氨水

 

mL．
（3）將1.84g金屬鈉投入98.16g水中，向反應(yīng)后的溶液里通入一定量的CO₂（g），將溶液小心蒸干．計(jì)算可得固體質(zhì)量的最大值．
（4）向amL 0.8mol?L^-1 NaOH（aq）中通入bmol CO₂（g），反應(yīng)所得混合液的成份隨b的物質(zhì)的量的不同而不同．請(qǐng)通過(guò)計(jì)算完成表格：（溶質(zhì)的質(zhì)量用含a、b的代數(shù)式表示）

b的取值范圍（mol）	溶質(zhì)的成份	溶質(zhì)的質(zhì)量（g）
b＜4a×10-4
	Na2CO3、NaHCO3

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專(zhuān)題：計(jì)算題

分析：（1）令混合物中銅與氧化銅的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，表示出Cu元素、O元素的質(zhì)量，列方程計(jì)算；
（2）合金中Al的物質(zhì)的量=

1.5g×90%

27g/mol

=0.05mol，n（HCl）=0.08×3mol/L=0.24mol，由2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑，可知0.05molAl完全反應(yīng)消耗0.15mol HCl，小于0.24mol，故HCl有剩余，根據(jù)Al計(jì)算生成氫氣體積；
反應(yīng)后的溶液中加入氨水，使Al³⁺恰好完全沉淀，反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)為NH₄Cl，根據(jù)氯離子守恒可知n（NH₄Cl）=n（HCl），再根據(jù)N原子守恒計(jì)算n（NH₃），進(jìn)而計(jì)算消耗氨水的體積；
（3）鈉溶于水生成NaOH，通入二氧化碳?xì)怏w，會(huì)生成Na₂CO₃、NaHCO₃，將溶液小心蒸干，NaHCO₃會(huì)分解，所以，可得固體質(zhì)量的最大值是完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃?10H₂O，根據(jù)Na原子守恒可知，n（Na₂CO₃?10H₂O）=

1

2

n（Na），再根據(jù)m=nM計(jì)算；
（4）amL 0.8mol?L^-1 NaOH（aq）中n（NaOH）=a×10^-3L×0.8mol?L^-1 =8a×10^-4mol，
二氧化碳與NaOH發(fā)生反應(yīng)：①2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，②NaOH+CO₂═NaHCO₃，
當(dāng)b＜4a×10^-4，即n（CO₂）：n（NaOH）＜

1

2

，故發(fā)生反應(yīng)①，且NaOH有剩余，故溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaOH，根據(jù)C原子守恒可知，n（Na₂CO₃）=n（CO₂），由鈉離子守恒計(jì)算剩余n（NaOH），再根據(jù)m=nM計(jì)算；
當(dāng)溶液中溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaHCO₃時(shí)，發(fā)生反應(yīng)①、②，則

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1，據(jù)此計(jì)算b的范圍，Na₂CO₃、NaHCO₃各自物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由Na離子、C原子守恒列方程計(jì)算，據(jù)此解答．

解答： 解：（1）令混合物中銅與氧化銅的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由題意可得：
（x+y）mol×64g/mol：ymol×16g/mol=5：1，
解得x：y=1：4，
故答案為：1：4；
（2）合金中Al的物質(zhì)的量=

1.5g×90%

27g/mol

=0.05mol，n（HCl）=0.08L×3mol/L=0.24mol，則：
   2Al+6HCl═2AlCl₃+3H₂↑，
0.05mol  0.15mol
Al完全反應(yīng)消耗0.15molHCl，小于0.24mol，故HCl有剩余，由方程式可知，生成氫氣物質(zhì)的量=0.05mol×

3

2

=0.075mol，故生成氫氣的體積=0.075mol×22.4L/mol=1.68L，
濾液稀釋到100mL，取出稀釋液5mL，加入0.6mol?L^-1的氨水使Al³⁺恰好完全沉淀，反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)為NH₄Cl，根據(jù)氯離子守恒可知n（NH₄Cl）=n′（HCl）=0.24mol×

5mL

100mL

=0.012mol，再根據(jù)N原子守恒可知n（NH₃）=0.012mol，故需要氨水的體積=

0.012mol

0.6mol/L

=0.02L=20mL，
故答案為：1.68；20；
（3）鈉溶于水生成NaOH，通入二氧化碳?xì)怏w，會(huì)生成Na₂CO₃、NaHCO₃，將溶液小心蒸干，NaHCO₃會(huì)分解，所以，可得固體質(zhì)量的最大值是完全轉(zhuǎn)化為Na₂CO₃?10H₂O，根據(jù)Na原子守恒可知，n（Na₂CO₃?10H₂O）=

1

2

n（Na）=

1

2

×

1.84g

23g/mol

=0.04mol，故m（Na₂CO₃?10H₂O）=0.04mol×286g/mol=11.44g，
答：可得固體質(zhì)量的最大值為11.44g；
（4）amL 0.8mol?L^-1 NaOH（aq）中n（NaOH）=a×10^-3L×0.8mol?L^-1 =8a×10^-4mol，
二氧化碳與NaOH發(fā)生反應(yīng)：①2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O，②NaOH+CO₂═NaHCO₃，
當(dāng)b＜4a×10^-4，即n（CO₂）：n（NaOH）＜

1

2

，故發(fā)生反應(yīng)①，且NaOH有剩余，故溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaOH，根據(jù)C原子守恒可知，n（Na₂CO₃）=n（CO₂）=bmol，由鈉離子守恒可知n（NaOH）=8a×10^-4mol-2b mol=（8a×10^-4-2b）mol，故溶質(zhì)的質(zhì)量=bmol×106g/mol+（8a×10^-4-2b）mol×40g/mol=（3.2a×10^-2+26b）g，
當(dāng)溶液中溶質(zhì)為Na₂CO₃、NaHCO₃時(shí)，發(fā)生反應(yīng)①、②，則

1

2

＜n（CO₂）：n（NaOH）＜1，故4a×10^-4＜b＜8a×10^-4，設(shè)Na₂CO₃、NaHCO₃各自物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，由Na離子、C原子守恒，則：

x+y=b 2x+y=8a×10-4

解得，x=8a×10^-4-b，y=2b-8a×10^-4，
故溶質(zhì)質(zhì)量=（8a×10^-4-b）mol×106g/mol+（2b-8a×10^-4）mol×84g/mol=（1.76a×10^-2+62b）g，
故答案為：

b的取值范圍（mol）	溶質(zhì)的成份	溶質(zhì)的質(zhì)量（g）
	NaOH、Na2CO3	3.2a×10-2+26b
4a×10-4＜b＜8a×10-4		1.76a×10-2+62b

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算，為拼合型計(jì)算，主要是過(guò)量計(jì)算與守恒思想的應(yīng)用，（3）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)、難點(diǎn)，注意分析隱含條件，學(xué)生容易認(rèn)為生成碳酸氫鈉，（4）中為�？嫉湫皖}目，但題目數(shù)據(jù)復(fù)雜，容易出錯(cuò)，本題計(jì)算量大，需要學(xué)生有較好的心理素質(zhì)，難度較大．