Question

10．在標準狀況下進行甲、乙、丙三組實驗．三組實驗均各取30mL同濃度的鹽酸，加入同一種鎂鋁混合物粉末，產生氣體，有關數據見下表：

實驗序號	甲	乙	丙
合金質量/mg	255	385	459
生成氣體體積/mL	280	336	336

（1）甲、乙兩組實驗中，哪一組鹽酸是不足量的？為什么？乙，因甲反應后的溶液中再加入合金還能繼續反應，說明甲中鹽酸有剩余，若乙中鹽酸恰好完全反應，生成336mL氫氣需要金屬的質量為0.255g×$\frac{336mL}{280mL}$=0.306g，故乙中金屬剩余
（2）鹽酸的物質的量濃度為1mol/L．
（3）Mg、Al物質的量之比為1：1．

Answer 1

分析 （1）鹽酸濃、體積一定，甲中合金質量小于乙中合金質量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應，乙中合金質量小于丙中合金質量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應，根據甲中金屬與氫氣的體積定比關系計算生成336mL氫氣需要金屬的質量，確定乙中鹽酸與金屬是否恰好反應；
（2）乙中鹽酸完全反應，鹽酸完全反應生成氫氣336mL，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$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；
（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，根據二者質量之和與電子轉移守恒列方程計算x、y的值，據此解答．

解答 解：（1）鹽酸濃度、體積一定，甲中合金質量小于乙中合金質量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應，乙中合金質量小于丙中合金質量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應，生成336mL氫氣需要金屬的質量為0.255g×$\frac{336mL}{280mL}$=0.306g＜0.385g，故乙中金屬剩余，鹽酸不足，
故答案為：乙，因甲反應后的溶液中再加入合金還能繼續反應，說明甲中鹽酸有剩余，若乙中鹽酸恰好完全反應，生成336mL氫氣需要金屬的質量為0.255g×$\frac{336mL}{280mL}$=0.306g＜0.385g，故乙中金屬剩余；
（2）根據分析可知，乙中鹽酸不足，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：1mol/L；
（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，聯立解得：x=0.005、y=0.005，
故合金中鎂與鋁的物質的量之比為0.005mol：0.005mol=1：1，
故答案為：1：1．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，根據表中數據正確判斷過量情況為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的化學計算能力．