Question

Na、Mg、Al分別與鹽酸反應。

（1）若鹽酸足量，等物質的量的Na、Mg、Al產生的氫氣質量之比為____________。

（2）若鹽酸足量，等質量的Na、Mg、Al產生H₂的質量之比為___________，溶液增重質量之比為_______________________。

（3）若鹽酸等質量且足量，充分反應后所得溶液質量相等，則Na、Mg、Al質量之比為______________________________。

（4）若鹽酸濃度相等，體積相等，投入的Na、Mg、Al質量相等，反應后有一種金屬剩余，該金屬是_________________________。

（5）稱取Na、Mg、Al各m g，在室溫下分別與V L 4 mol·L^-1的鹽酸充分反應，試推斷，在下列三種情況下，V的取值范圍（用含m的表達式表示）。

①Al與鹽酸反應放出H₂最多時，________________________。

②Na與鹽酸反應放出H₂最多時，________________________。

③Mg和Al與鹽酸反應產生H₂一樣多時，_________________。

Answer 1

（1）1∶2∶3

（2）∶∶  ∶∶

（3）∶∶

（4）Al

（5）①V＞ L ②V＜ L ③V≤ L

解析:

（1）鹽酸足量，有下列關系：

2Na+2HCl2NaCl+H2↑

1 mol            mol

Mg+2HClMgCl₂+H₂↑

1 mol           1 mol

2Al+6HCl₂AlCl3+3H2↑

1 mol             mol

所以等物質的量的Na、Mg、Al產生氫氣質量之比為∶1∶=1∶2∶3。

（2）2Na+2HCl2NaCl+H₂↑  Δm

 mol                   · mol　

Mg+2HClMgCl₂+H₂↑　　　Δm

 mol       mol 

2Al+6HCl2AlCl₃+3H₂↑   Δm

 mol  · mol 

所以Na、Mg、Al產生氫氣質量之比為

· mol∶ mol∶· mol=∶∶。

溶液增加的質量比為：∶∶

（3）依題意知溶液增加質量相同。設加入Na、Mg、Al的質量分別為x、y、z。

2Na+2HCl2NaCl+H₂↑

2 mol                  1 mol

 mol    　　 · mol

Mg+2HClMgCl₂+H₂↑

1 mol                 1 mol

mol             mol

2Al+6HCl2AlCl₃+3H₂↑

2 mol                 3 mol

mol            ·mol

即Na與鹽酸反應后溶液增重：x-··2= g

Mg與鹽酸反應后溶液增重：y-·2= g

Al與鹽酸反應后溶液增重：z-··2= g

即有：==

x∶y∶z=∶∶

（4）由2Na+2HCl2NaCl+H₂↑

Mg+2HClMgCl₂+H₂↑

2Al+6HCl2AlCl₃+3H₂↑

知等質量的Na、Mg、Al，Al消耗HCl最多，所以當只有一種金屬剩余時，只能是Al。

（5）求Na、Mg、Al m g消耗HCl的體積（4 mol·L^-1）。

2Na+2HCl2NaCl+H₂↑

 mol        mol

V（HCl）== L

Mg+2HClMgCl₂+H₂↑

mol         ·2 mol

V（HCl）==L

2Al+6HCl2AlCl₃+3H₂↑

mol         ·3 mol

V（HCl）==L

①保證等m的Na、Mg、Al與鹽酸反應，Al產生的H₂最多，即Na、Mg完全反應，HCl仍有剩余，即V（HCl）＞ L。

②保證等m的Na、Mg、Al與鹽酸反應，Na產生H₂最多，即Na過量，HCl不足，過量Na與水反應，而Mg、Al不與水反應，即V（HCl）＜ L。

③等質量的Na、Mg、Al與鹽酸反應，Mg、Al產生H₂一樣多，即Mg、Al與鹽酸反應時，HCl都不足或Mg恰好反應完全，過量Na與水反應，而Mg、Al不與水反應，即V（HCl）≤ L。