Question

有Na與Al的混合物共5克，投入足量水中，完全反應后
（1）寫出上述過程發生反應的離子方程式

 

、

 

；
（2）若混合物中兩種金屬的物質的量相等，完全反應后生成的氣體在標況下的體積為

 

 ml；
（3）若混合物中兩種金屬以一定的質量比混合，計算完全反應后生成的氣體物質的量范圍．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣、鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，據此寫出反應的離子方程式；
（2）根據總質量計算出金屬的物質的量，再根據反應方程式計算出生成標況下氫氣的體積；
（3）當鈉與鋁恰好反應時，生成氫氣的物質的量最大，當鋁的物質的量為5g，鈉幾乎為0時，生成氫氣的物質的量最小，據此判斷生成氫氣的物質的量的范圍．

解答： 解：（1）鈉與鋁的混合物投入水中，鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，反應的離子方程式為：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+3H₂↑；反應生成的氫氧化鈉與金屬鋁反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式為：2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑；2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）設鈉和鋁的物質的量為n，則：23n+27n=5，解得：n=0.1mol，根據離子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑、2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑可知，0.1molNa生成氫氣的物質的量為：0.1mol×

1

2

=0.05mol，
0.1mol鋁與氫氧化鈉溶液完全反應生成氫氣的物質的量為：0.1mol×

3

2

=0.15mol，
所以生成氫氣總物質的量為：0.05mol+0.15mol=0.2mol，標況下0.2mol氫氣的體積為：22.4L/mol×0.2mol=4.48L=4480mL，
故答案為：4480；
（3）根據離子方程式2Na+2H₂O=2Na⁺+2OH^-+H₂↑、2Al+2H₂O+2OH=2AlO₂^-+3H₂↑可知，鋁反應的物質的量越多，生成氫氣的物質的量越大，當Na和Al恰好反應時，生成氫氣的物質的量最大，根據（2）可知，生成氫氣的最大物質的量為0.2mol；
當金屬完全為鋁時，鋁不與水反應，則生成氫氣的體積為0，由于存在金屬鈉，則生成氫氣的物質的量大于0，
所以5gNa、Al的混合物與水反應，生成氫氣的物質的量n的范圍為：0＜n≤0.2．
答：完全反應后生成的氣體物質的量范圍0＜n≤0.2．

點評：本題考查了混合金屬生成氫氣的計算，題目難度中等，注意掌握有關混合物的計算方法，明確反應原理為解答此類題的關鍵，（3）為易錯點，需要正確判斷生成氫氣的物質的量最大是鈉與鋁的組成情況．