问题标题:
在标准状况下,取甲、乙、丙各30.0mL相同浓度的盐酸,然后分别慢慢加入组成相同的镁铝合金粉末,得下表有关数据(假设反应前后溶液体积不发生变化):实验序号甲乙
问题描述:
在标准状况下,取甲、乙、丙各30.0mL相同浓度的盐酸,然后分别慢慢加入组成相同的镁铝合金粉末,得下表有关数据(假设反应前后溶液体积不发生变化):
实验序号
甲
乙
丙
合金质量/mg
255
385
459
气体体积/mL
280
336
336
试完成下列问题:
(1)甲组实验中,盐酸(选填“过量”“适量”或“不足量”,下同)__________;乙组实验中盐酸____________。
(2)盐酸的物质的量浓度是多少?
(3)合金中镁、铝的物质的量之比为多少?
(4)丙实验之后,向容器中加入一定量的1.00mol·L-1NaOH溶液,能使合金中的铝粉恰好完全溶解,再过滤出不溶性固体,求所得滤液中各溶质的物质的量浓度。
崔永泉回答:
(1)过量 不足量
(2)1.00mol·L-1
(3)1∶1
(4)c(NaCl)=0.435mol·L-1,c(NaAlO2)=0.130mol·L-1
解析:(1)由上表知,在盐酸物质的量相同的条件下,当合金质量由255g增加到385g时,产生气体的体积由280mL增加到336mL,说明甲组中合金不足,盐酸过量。同理可分析出乙组中盐酸不足量。
(2)通过(1)的分析可知乙、丙组盐酸完全反应,设盐酸的物质的量为x,由:
2HCl — H2
2mol 22.4L
x 0.336L
可求出x=0.03mol,c(HCl)=1.00mol·L-1
(3)计算合金中镁、铝的物质的量时应该选用甲组中的数据。设合金中镁、铝的物质的量分别为x、y。由H2的物质的量可得方程:x+y×3/2=0.0125;再由质量守恒得方程:24x+27y=0.255。联立方程可解得x=y=0.005mol,即:x∶y=1∶1。
(4)由合金中镁、铝的物质的量之比为1∶1,可求出丙组合金中镁、铝的物质的量均为0.009mol,加入NaOH欲使合金中的铝完全溶解,则要考虑NaOH与Al、MgCl2和AlCl3反应,且反应后得到的溶液应该是NaCl和NaAlO2溶液。根据铝守恒可得溶液中NaAlO2的物质的量为0.009mol,再由钠守恒可得:
n(Na+)=n(Cl-)+n()=0.03mol+0.009mol=0.039mol,
即加入的NaOH体积为0.039L,这样反应后的溶液体积为:0.03L+0.039L=0.069L,因此,c(NaCl)=0.03mol/0.069L=0.435mol·L-1,c(NaAlO2)=0.009mol/0.069L=0.130mol·L-1。
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