Question

【題目】在標準狀況下進行甲、乙、丙三組實驗。三組實驗各取同濃度的鹽酸30mL，加入同一種鎂鋁合金粉末，產生氣體。有關數據列表如下（氣體體積均為標準狀況下測得）：

實驗序號	甲	乙	丙
合金質量/mg	255	385	459
氣體體積/mL	280	336	336

（1）乙組實驗中，鹽酸_____________（填“過量”、“適量”或“不足量”），理由是_________。

（2）要計算鹽酸的物質的量濃度，題中可做計算依據的是____。

（3）合金中Mg、Al的物質的量之比為_________________。

（4）在丙組實驗后，向容器中加入1mol/L的NaOH溶液，能使合金中的鋁恰好溶解，不形成鋁的沉淀，并使Mg2+剛好沉淀完全，求所加NaOH溶液的體積。（寫出計算過程）_____________

Answer 1

【答案】不足量 若乙組實驗中金屬耗盡，應生成H2：×280mL＞336mL，所以鹽酸不足量 30、336 1∶1 39mL

【解析】

(1)若乙組實驗中金屬耗盡，應生成H2：×280mL=422.7mL>336mL，據此分析判斷；

(2)要計算鹽酸的物質的量濃度，需要根據反應的鹽酸的量結合生成氫氣的體積計算，因此應該按照乙組或丙組實驗數據計算，據此判斷；

(3)甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，此時生成氫氣280mL，故可以根據甲組數據計算金屬的物質的量之比；

(4)丙實驗之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO2-，并使Mg2+剛好沉淀完全，反應后溶液中溶質為氯化鈉、偏鋁酸鈉；根據鋁元素守恒計算偏鋁酸鈉的物質的量，根據氯離子守恒計算溶液中氯化鈉的物質的量，最后鈉離子守恒計算n(NaOH)，再計算氫氧化鈉的體積。

(1)鹽酸濃度、體積一定，甲中合金質量小于乙中合金質量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應，若乙組實驗中金屬耗盡，應生成H2：×280mL=422.7mL>336mL，故乙中金屬剩余，鹽酸不足，故答案為：不足量；若乙組實驗中金屬耗盡，應生成H2：×280mL>336mL，所以鹽酸不足量；

(2)要計算鹽酸的物質的量濃度，需要根據反應的鹽酸的量結合生成氫氣的體積計算，因此應該按照乙組或丙組實驗數據計算，即可做計算依據的是30mL和336mL，故答案為：30、336；

(3)甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，此時生成氫氣280mL，故可以根據甲組數據計算金屬的物質的量之比，令鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量可知24x+27y=0.255，根據電子轉移守恒有2x+3y=×2，聯立方程解得：x=0.005、y=0.005，故合金中鎂與鋁的物質的量之比為0.005mol∶0.005mol=1∶1，故答案為：1∶1；

(4)丙實驗之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO2-，并使Mg2+剛好沉淀完全，反應后溶液中溶質為氯化鈉、偏鋁酸鈉，由(3)中計算Mg、Al的物質的量可知丙中Al的物質的量為0.005mol×=0.009mol，根據鋁元素守恒可知n(NaAlO2)=n(Al原子)=0.009mol；甲中鹽酸完全反應生成氫氣336mL，氫氣的物質的量為=0.015mol，根據氫元素守恒可知n(HCl)=2n(H2)=2×0.015mol=0.03mol；根據氯離子守恒可知n(NaCl)= 0.03mol，根據鈉離子守恒可知n(NaOH)=n(NaCl)+n(NaAlO2)=0.03mol+0.009mol=0.039mol，n(Na+)=n(NaOH)=0.039mol，故需要氫氧化鈉溶液的體積為=0.039L=39mL，故答案為：39 mL。