Question

（2008?茂名一模）將總物質的量為n mol的鈉和鋁（其中鈉的物質的量分數為x），投入一定量的水中充分反應，金屬沒有剩余，共收集到標準狀況下的氣體V L．下列關系式中正確的是（　　）

• A．x=

  V

  11.2n

• B．0＜x≤0.5
• C．V=33.6n（1-x）
• D．11.2n＜V≤22.4n

Answer 1

分析：將總物質的量為n mol的鈉和鋁混合物投入一定量的水中充分反應，鈉先與水反應生成氫氧化鈉與氫氣，鋁在于氫氧化鈉等于生成偏鋁酸鈉與氫氣．反應的化學方程式為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
金屬沒有剩余，鋁不與水反應，說明反應2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑中鋁與氫氧化鈉恰好完全或鈉過量，以此進行計算．

解答：解：金屬沒有剩余，說明反應2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑中鋁與氫氧化鈉恰好完全或鈉過量，否則剩下鋁不與水反應．
若恰好反應，即鈉與鋁按1：1混合，x=0.5，則有鈉0.5nmol，鋁0.5nmol，由方程式2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑可知，0.5nmol鈉生成氫氣0.25nmol；由方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，0.5nmol鋁生成氫氣0.75nmol，所以共生成氫氣
0.25nmol+0.75nmol=nmol，氫氣體積為22.4nL．
若Na過量，即1＞x＞0.5，則有鈉nxmol，鋁n（1-x）mol，由方程式2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑可知，nxmol鈉生成氫氣
0.5nxmol；由方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，n（1-x）mol鋁生成氫氣1.5n（1-x）mol，所以共生成氫氣
0.5nxmol+1.5n（1-x）mol=n（1.5-x）mol，氫氣體積為22.4n（1.5-x）L．則根據上面的關系可知，所以鈉越多氣體總量越少，當即全是鈉時，即x=1，生成氫氣體積為11.2nL，
故氫氣體積為11.2nL＜V≤22.4nL
故選：D．

點評：考查混合物的有關計算，難度較大，關鍵在于金屬沒有剩余，分情況討論，作為選擇題可以根據轉移電子數確定鈉越多氣體總量越少，當即全是鈉時生成氫氣最少，確定氫氣的最少極值．