Question

把一只表面被氧化成10.2 g氧化鋁的鋁條A，放入1 L 1.5 mol／L的熱氫氧化鈉溶液中，過一段時間后取出鋁條，溶液質量增加12.6克，此溶液稱為甲溶液，體積仍為1 L，再把另一只表面也氧化成一定量的氧化鋁的鋁條B，放入1 L 0.9 mol／L的硫酸溶液中，，過一段時間取出，其質量減少25.8克，溶液質量增加25.2克，此溶液稱為乙溶液，體積仍為1 L，回答下列問題：
（1）甲溶液溶質是     （寫化學式），其物質的量是  ;
（2）乙溶液的溶質  （寫化學式），其物質的量是  ;
（3）將甲乙兩溶液反應，若使滴加的量最小，產生沉淀最多，應將 溶液 （填甲、乙）L 滴加到 溶液中（填甲、乙）。

Answer 1

(1)NaAlO₂和NaOH      0.3 mol NaAlO₂、1.2 mol NaOH
(2)Al₂ (SO₄)₃     0.3 mol
(3)乙    5/6   甲

解析試題分析：（1）鋁條A中含10.2gAl₂O₃，放入氫氧化鈉溶液中，溶液質量增加12.6g,說明除氧化鋁與氫氧化鈉反應外，還有鋁單質，可得
2Al+ 2NaOH+2H₂O="2" NaAlO₂+3H₂↑     溶液增重
54g   2mol         2mol       6g          48g
x            y                     12.6-10.2=2.4g
解得   x=0.1mol=y
又Al₂O₃的物質的量為0.1mol，產生的NaAlO₂則為0.2mol，消耗NaOH為0.2mol，所以反應過程中共消耗NaOH0.2mol+0.1mol=0.3mol,產生NaAlO₂為0.3mol，余NaOH1.5mol-0.3mol=1.2mol,則甲溶液溶質是NaAlO₂和NaOH，其中0.3 mol NaAlO₂、1.2 mol NaOH；
（2）由題意可知鋁單質也與硫酸反應了，設氧化鋁的質量為x，則參加反應的鋁的質量為25.8g-x
2Al+3 H₂SO₄= Al₂ (SO₄)₃  +3 H₂↑     溶液增重
54g  3mol      1mol       6g        48g
25.8g-x                              25.2g-x
解得    x=20.4g，其物質的量為20.4g/102g/mol=0.2mol
此過程中鋁消耗硫酸0.3mol，產生硫酸鋁0.1mol；氧化鋁消耗硫酸0.6mol,產生硫酸鋁0.2mol,原有硫酸0.9mol,所以乙溶液的溶質是Al₂ (SO₄)₃，其物質的量為0.3mol；
（3）從（1）、（2）的數值上可判斷，甲相對于乙不足，所以無論怎樣滴加最終產生的沉淀量相同，兩種溶液體積相同，若使滴加的量最小，應把乙滴加到甲溶液中，
3 AlO₂^-～Al³⁺         3OH^-～Al³⁺
0.3mol   0.1mol     1.2mol  0.4mol
共需要Al³⁺0.5mol,即需乙溶液5/6L
考點：考查溶液組成分析；Al、Al₂O₃、與NaOH、H₂SO₄的反應；差量法在計算中的應用