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问题: 化学

在标准状况下进行甲,乙,丙三组实验,三组各取30ml同浓度的盐酸溶液,加入同一种镁铝合金粉末,产生气体,有关数据如下:

实验序号-------------甲--------乙----------丙
合金质量(mg)-------255------385---------195
生成气体体积(ml)---280------336---------336

(1)甲组实验中,盐酸( )(填“过量”“适量”或“不足量”),乙组实验中,盐酸( )(填“过量”“适量”或“不足量”)。
(2)依据数据求得盐酸的物质的量浓度为( ),合金中Mg,Al的物质的量之比为( )。
(3)在丙组实验之后,向容器中加入1 mol/l的氢氧化钠溶液,能使合金中的铝恰好溶解,不形成含铝的沉淀,并使Mg2+刚好沉淀完全,再过滤出不溶固体,则所加入氢氧化钠溶液的体积为( )ml。

请写出详细分析,解答过程。

解答:

例2  在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验:各取30mL同浓度的盐酸溶液,加入不同质量的同一种镁铝合金粉末,产生气体,有关数据记录如下:

试回答:
(1)甲组实验中盐酸______,乙组实验中盐酸______(均填“过量”、“适量”或“不足量”)。
(2)要推导出盐酸的物质的量浓度,所提供的数据中作计算依据的是______,计算出盐酸的物质的量浓度为______mol/L。
(3)要求出合金中镁、铝的物质的量之比,可作计算依据的数据是______,镁、铝的物质的量之比为______。
(4)在丙组实验之后,向容器中加入一定体积1mol/L的苛性钠溶液,可恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在,并使镁离子刚好沉淀完全,则溶液中偏铝酸钠的物质的量为______mol,氯化钠的物质的量为______mol,所加苛性钠溶液的体积为______mol。
【组织讨论】分析解题思路并求解。
【讲述】本题源于基本的化学计算,通过镁铝与盐酸的反应,考查利用化学反应方程式的计算,尤其是过量计算的判断,利用多组数据的相互联系,寻找解题的突破口。注重考查应用各方面知识,进行分析、推理和判断的能力。
阅读题目、领会题意。
讨论。同学中产生两种不同观点,请两位代表发言。A同学:甲、乙两组实验中盐酸过量,丙组实验中盐酸不足。B同学:同意A同学对甲、丙两组结论的判断,但乙组实验中盐酸是不足的。
进一步讨论,根据甲、乙、丙三组实验的数据记录,在盐酸的物质的量相同的情况下,乙组产生的气体和消耗的合金都比甲多,说明甲组中盐酸过量;乙和丙产生的气体体积相同,但加入合金的质量丙大于乙,说明丙组中盐酸不足。乙组的情况必须通过计算,才能判断出盐酸是不足。
(1)分析甲、乙、丙三组实验的数据记录:加入合金的质量:m(甲)<m(乙)<m(丙),生成气体的体积:V(甲)<V(乙)=V(丙),由于盐酸的体积相同、浓度相同,因此,丙组实验中盐酸不足,甲组实验中盐酸过量。比较甲、乙两组数据:
m(甲)∶m(乙)=1∶1.5
V(甲)∶V(乙)=1∶1.2
则 乙组实验中盐酸是不足的。
(2)要推导盐酸的物质的量浓度,应知道盐酸的体积和HCl的物质的量。现已知盐酸的体积,HCl的物质的量可以通过乙或丙组实验产生H2的物质的量进行计算。
则:所提供的数据为:30 mL(盐酸的体积)和336mL(H2的体积)。cmol/L×0.03L=(0.336L÷22.4L/mol)×2c=1mol/L
(3)甲组实验中,镁、铝合金完全参加反应,依据合金的质量(0.255 g)和产生H2</PGN0317.TXT/PGN>(280mL)的体积,可以计算合金中镁、铝的物质的量。
设:合金中镁、铝的物质的量分别为x、y。
x+1.5y=0.28/22.4
24x+27y=0.225
x=0.005mol,y=0.005mol
则:镁、铝的物质的量之比为1∶1。
(4)在丙实验之后,向容器中加入一定体积的苛性钠溶液,恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在,使镁离子刚好沉淀完全,此时溶液中的溶质为NaAlO2和NaCl。
则n(NaAlO3)=n(Al)
=0.459 g÷(24+27)g/mol=0.009 mol
n(NaCl)=n(HCl)=1mol/L×0.03 L
=0.03 mol
n(NaOH)=n(NaAlO2)+n(NaCl)
=0.009 mol+0.03 mol=0.039 mol
V(NaOH)=0.039 mol÷1mol/L=0.039 L
即V(NaOH)=39 mL。