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
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1.00 mol·L -1 NaOH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。
(1)过量 不足量
(2)1.00 mol·L -1
(3)1∶1
(4)c(NaCl)=0.435 mol·L -1 ,c(NaAlO 2 )=0.130 mol·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255 g增加到385 g时,产生气体的体积由280 mL增加到336 mL,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 — H 2
2 mol 22.4 L
x 0.336 L
可求出x=0.03 mol,c(HCl)=1.00 mol·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H 2 的物质的量可得方程:x+y×3/2=0.012 5;再由质量守恒得方程:24x+27y=0.255。联立方程可解得x=y=0.005 mol,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0.009 mol,加入NaOH欲使合金中的铝完全溶解,则要考虑NaOH与Al、MgCl 2 和AlCl 3 反应,且反应后得到的溶液应该是NaCl和NaAlO 2 溶液。根据铝守恒可得溶液中NaAlO 2 的物质的量为0.009 mol,再由钠守恒可得:
n(Na + )=n(Cl - )+n( )=0.03 mol+0.009 mol=0.039 mol,
即加入的NaOH体积为0.039 L,这样反应后的溶液体积为:0.03 L+0.039 L=0.069 L,因此,c(NaCl)=0.03 mol/0.069 L=0.435 mol·L -1 ,c(NaAlO 2 )=0.009 mol/0.069 L=0.130 mol·L -1 。
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