Question

9．鋁是中學化學學習階段的唯一一種既能與酸（非氧化性酸）反應又能與強堿溶液反應放出H₂的金屬，就鋁的這一特殊性質回答下列問題：
（1）等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，所得H₂的體積之比是1：1
（2）足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，產生H₂的體積之比是1：3
（3）足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產生的H₂相等，則HCl和NaOH的物質的量濃度之比是3：1
（4）甲、乙兩燒杯中各盛有100mL 3mol•L^-1的鹽酸和NaOH溶液，向兩燒杯中分別加入等量的鋁粉，反應結束后，測得生成的氣體體積比為V（甲）：V（乙）=1：2，則加入鋁粉的質量為A
A.5.4g   B.3.6g    C.2.7g   D.1.8g．

Answer 1

分析 根據氫氧化鈉和鋁反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，鹽酸和鋁反應生成氯化鋁和氫氣，然后結合題中所給的數據進行解答．

解答 解：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，2Al+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑，
（1）通過化學方程式可以看出，等質量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應，金屬是不足的，所以生成氫氣的物質的量相等，所得H₂的體積之比是：1：1；
（2）足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質的量濃度的鹽酸、氫氧化鈉溶液中，氫氧化鈉和鹽酸是不足的，通過化學方程式可以看出，1mol的鹽酸會生成0.5mol的氫氣，1mol的氫氧化鈉會生成1.5mol的氫氣，所以產生H₂的體積之比是1：3；
（3）足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質的量濃度的HCl、NaOH溶液中，二者產生的H₂相等，通過化學方程式可以看出，生成1mol的氫氣需要鹽酸2mol，需要氫氧化鈉$\frac{2}{3}$mol，所以HCl和NaOH的物質的量濃度之比是：3：1；
（4）鹽酸和NaOH溶液中的溶質的物質的量均為：100mL×$\frac{1}{1000}$×3mol•L^-1=0.3mol，
通過化學方程式可以看出，測得生成的氣體體積比為V（甲）：V（乙）=1：2，所以生成的氫氣物質的量之比是1：2，
設鋁與酸完全反應時，生成的氫氣的物質的量為x
2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑  
 2   6           3    
    0.3mol       x
$\frac{6}{0.3mol}$=$\frac{3}{x}$
  x=0.15mol           
一定條件下氣體的物質的量之比等于體積之比，所以氫氧化鈉和鋁反應生成的氫氣的物質的量為：0.15mol×2=0.3mol，
堿與金屬完全反應時，設堿與金屬反應的物質的量為y
 2Al+2NaOH=2NaAlO₂+3H₂↑
  2                 3
  y                0.3mol
  $\frac{2}{y}$=$\frac{3}{0.3mol}$
  y=0.2mol
所以鋁的質量為：0.2mol×27g/mol=5.4g
故選：A．
故答案為：（1）1：1；
（2）1：3
（3）3：1；
（4）A．

點評 本題主要考查了氫氧化鈉、鹽酸和鋁反應的化學方程式的計算，難度不大，需要認真分析題意即可解答．