Question

9．在標準狀況下進行下列實驗：甲、乙、丙各取30.00ml同濃度的鹽酸，加入同一鎂鋁合金，產生氣體，測得有關數據列表如表：

實驗序號	甲	乙	丙
合金質量	0.255g	0.385g	0.459g
氣體體積	280mL	336mL	336mL

（1）分析表格數據后填空：
①鹽酸的物質的量濃度為1 mol•L^-1．
②據甲（填實驗序號）中的數據，可計算出合金中鎂與鋁的物質的量分別為0.005mol；0.005mol．
（2）在丙實驗之后，向容器中加入一定量1.00mol•L^-1的NaOH溶液，使合金中的鋁恰好完全溶解，再濾出不溶固體．請計算：
①濾液中的溶質及其物質的量是NaCl為0.03mol，NaAlO₂為0.009mol．
②加入NaOH溶液的體積為39mL．

Answer 1

分析 （1）乙、丙中鹽酸完全，可以根據反應生成氫氣體積計算鹽酸的物質的量濃度，根據n=$\frac{V}{Vm}$計算氫氣的物質的量，根據氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂），據此計算；
（2）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，根據二者質量之和與電子轉移守恒列方程計算x、y的值，據此解答；
（3）①在丙實驗之后，向容器中加入一定量1.00mol/L的NaOH溶液，使合金中的鋁恰好完全溶解，再濾出不溶固體，溶液中溶質為NaCl、NaAlO₂，根據氫氣的體積計算HCl的物質的量，溶液中（NaCl）=n（Cl^-），設0.459g合金中含鋁的物質的量為xmol，結合（1）中Mg、Al物質的量關系，根據質量列方程計算，由Al元素守恒n（NaAlO₂）=n（Al）；
②根據鈉離子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），進而計算氫氧化鈉的體積．

解答 解（1）乙、丙中鹽酸完全，可以根據反應生成氫氣體積計算鹽酸的物質的量濃度，鹽酸完全反應生成氫氣336mL，氫氣的物質的量為$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根據氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，故鹽酸的物質的量濃度為$\frac{0.03mol}{0.03L}$=1mol/L，
故答案為：1；
（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=$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×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分別為0.005mol、0.005mol，故答案為：甲；0.005mol；0.005mol；
（3）①在丙實驗之后，向容器中加入一定量1.00mol/L的NaOH溶液，使合金中的鋁恰好完全溶解，再濾出不溶固體，溶液中溶質為NaCl、NaAlO₂，
鹽酸完全反應生成氫氣336mL，氫氣的物質的量=0.336L÷22.4L/mol=0.015mol，根據氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，溶液中（NaCl）=n（Cl^-）=0.03mol，
設0.459g合金中含鋁的物質的量為xmol，由（1）中計算可知，Mg的物質的量也是x mol，則：27x+24x=0.459，解得x=0.009mol，n（NaAlO₂）=n（Al）=0.009mol，
故答案為：NaCl為0.03mol，NaAlO₂為0.009mol．
②根據鈉離子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=0.03mol+0.009mol=0.039mol，故需要氫氧化鈉溶液的體積=0.039mol÷1mol/L=0.039L=39mL，
故答案為：39mL．

點評 本題考查混合物的計算，根據表中數據關系判斷反應的過量問題是關鍵，側重考查學生對數據分析處理能力，題目難度中等．