Question

7．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，加入同一種鎂鋁合金粉末，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？乙（填“甲”或“乙”）．理由是因甲反應后的溶液中再加合金還能繼續反應，說明甲中鹽酸有剩余，若乙中鹽酸恰好完全反應或有剩余，則產生的氫氣應為$\frac{280}{255}$385mL=423mL＞336mL，故說明乙中鹽酸不足．
（2）依據題中數據計算出鹽酸的物質的量濃度，求得的鹽酸的物質的量濃度為1mol/L．
（3）依據題中數據求合金中Mg、Al的物質的量之比，求得的Mg、Al物質的量之比為1：1．

Answer 1

分析 （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；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、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=$\frac{V}{{V}_{m}}$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，設鎂、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、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，
根據甲可知，生成336mL氫氣需要金屬的質量為：255mg×$\frac{336mL}{280mL}$=306mg，故乙中金屬有剩余，乙中鹽酸不足，
故答案為：乙；因甲反應后的溶液中再加合金還能繼續反應，說明甲中鹽酸有剩余，若乙中鹽酸恰好完全反應或有剩余，則產生的氫氣應為$\frac{280}{255}$385 mL=423 mL＞336 mL，故說明乙中鹽酸不足；
（2）乙、丙中鹽酸完全反應，可以根據反應生成氫氣體積計算鹽酸的物質的量濃度，鹽酸完全反應生成氫氣336mL，氫氣的物質的量為：$\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}$=1mol/L，
故答案為：1mol/L；
（3）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應，此時生成氫氣280mL，故可以根據甲組數據計算金屬的物質的量之比，設鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據二者質量可知：①24x+27y=0.255，根據電子轉移守恒有：②2x+3y=$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×2，
根據①②聯立解得：x=0.005、y=0.005，
所以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 本題考查混合物反應的計算，題目難度中等，根據表中數據關系判斷反應的過量問題是關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養了學生的分析、理解能力及化學計算能力．