Question

13．在標準狀況下進行甲、乙、丙三組實驗．各取30mL同濃度的鹽酸溶液，加入不同質量的同一種鎂鋁合金粉末，產生氣體．有關數據記錄如表：

實驗序號	甲	乙	丙
合金質量g	0.255	0.385	0.459
生成氣體體積/mL	280	336	336

試回答：
（1）鹽酸一定過量的是（填序號）甲，鹽酸一定不足量的是乙和丙；
（2）要計算合金中鎂的質量分數，所提供的數據中作計算依據的是甲，鎂在合金中的質量分數為53.3%；
（3）在丙組實驗之后，向容器中加入1mol/L的苛性鈉溶液，可恰好使鋁元素全部以偏鋁酸根形式存在，并使鎂離子
剛好沉淀完全，則溶液中偏鋁酸鈉的物質的量為0.009mol，所加入的苛性鈉溶液的體積為39mL．

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；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）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，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，再根據m=nM計算出鎂的質量，最后計算出合金中鎂的質量分數；
（3丙實驗之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO₂^-，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，反應后溶液中溶質為氯化鈉、偏鋁酸鈉．由（2）中計算Mg、Al的物質的量可知丙中Al的物質的量，根據鋁元素守恒計算偏鋁酸鈉的物質的量，根據氯離子守恒計算溶液中n（NaCl）=n（HCl），根據鈉離子守恒可知n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），n（Na⁺）=n（NaOH），再根據V=$\frac{n}{c}$計算氫氧化鈉的體積．

解答 解：（1）根據表中數據可知，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；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，生成336mL氫氣需要金屬的質量為0.255g×$\frac{336mL}{280mL}$=0.306g，故乙、丙中金屬剩余，鹽酸不足，
故答案為：甲；乙和丙；
（2）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24x+27y=0.255，根據電子轉移守恒有2x+3y=$\frac{0.28L}{22.4L/mol}$×2，聯立解得：x=0.005、y=0.005，
故合金中鎂的質量分數為：$\frac{24g/mol×0.005mol}{0.255g}$×100%≈53.3%，
故答案為：53.3%
（3）丙實驗之后，向容器中加入NaOH溶液，恰好使合金中的鋁元素全部轉化為AlO₂^-，并使Mg²⁺剛好沉淀完全，反應后溶液中溶質為氯化鈉、偏鋁酸鈉，由（2）中計算Mg、Al的物質的量可知丙中Al的物質的量為：0.005mol×$\frac{0.459g}{0.255g}$=0.009mo，根據鋁元素守恒可知：n（NaAlO₂）=n（Al原子）=0.009mol，根據氯離子守恒可知：n（NaCl）=1mol/L×0.03L=0.03mol，根據鈉離子守恒可知：n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=0.03mol+0.009mol=0.039mol，n（Na⁺）=n（NaOH）=0.039mol，
故需要氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{0.039mol}{1mol/L}$=0.039L=39mL，
故答案為：0.009；39．

點評 本題考查混合物的計算，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，（3中注意利用守恒思想解答，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學計算能力．