Question

18．將2.1gMg～Al混合物投入到足量的鹽酸中產生2240mL H₂（標準狀況），然后加入1mol/L NaOH溶液充分反應后，過濾、洗滌、干燥后固體的質量不可能為（　　）

• A． 3.0g
• B． 3.5g
• C． 5.5g
• D． 5.6g

Answer 1

分析 解法一：鎂離子、鋁離子轉化成沉淀時結合的氫氧根離子與生成氫氣轉移的電子的物質的量相等，據此可計算出沉淀中氫氧根離子的物質的量，再根據計算的質量計算出生成沉淀的最大質量即可；
解法二：設出鎂和鋁的物質的量，分別根據總質量、生成氫氣的量列式計算出二者的物質的量；當氫氧化鈉過量時，沉淀只有氫氧化鎂此時沉淀的質量最小；當氫氧化鈉適量，鎂離子和鋁離子恰好生成氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀，此時沉淀的質量最大，據此得出生成沉淀的質量范圍，然后對選項進行判斷．

解答 解：解法-：標況下2240mL H₂的物質的量為：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，生成0.1mol氫氣需要得到電子的物質的量為：0.1mol×2=0.2mol，
根據關系式可得：Mg～2e^-～Mg²⁺～2OH^-、Al～3e^-～Al³⁺～3OH^-，鎂離子和鋁離子完全轉化成沉淀時，結合氫氧根離子的物質的量=電子的總物質的量=0.2mol，
則生成沉淀的最大質量為：2.1g+17g/mol×0.2mol=5.5g，即：生成沉淀的總質量≤5.5g，故D不可能，
故選D；
解法二：設混合物中含有Mg、Al的物質的量分別為x、y，
根據總質量可得：①24x+27y=2.1g，
標況下2240mL H₂的物質的量為：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
根據電子守恒及氫氣的物質的量可得：②2x+3y=0.1mol×2，
聯立①②可得：x=0.05mol、y=$\frac{1}{30}$mol，
即：混合金屬中含有0.05molMg、$\frac{1}{30}$molAl，
當氫氧化鈉過量時，鋁離子完全轉化成偏鋁酸根離子，生成的沉淀只有氫氧化鎂，此時生成沉淀的質量最小，則沉淀的最小質量為：58g/mol×0.05mol=2.9g；
當氫氧化鈉適量，鋁離子和鎂離子恰好生成沉淀，此時生成沉淀的質量最大，則生成沉淀的最大質量為：2.9g+78g/mol×$\frac{1}{30}$mol=5.5g，
所以生成沉淀的質量范圍為：2.9＜m≤5.5g，
選項中不可能的為D，
故選D．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發生反應的實質為解答關鍵，注意掌握質量守恒定律、討論法在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．