Question

9．將21.2g的Na、Al、Fe三種金屬的混合物分為兩等份，一份加入到足量的鹽酸中，充分反應(yīng)后得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣6.72L，另一份加入到足量的氫氧化鈉溶液中，充分反應(yīng)后得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣4.48L．求：
（1）原金屬混合物中Na、Al、Fe的物質(zhì)的量之比．
（2）如果將21.2g該混合物加入足量的水中，過(guò)濾后將得到的溶液稀釋1L，求所得溶液的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 （1）Na、Al、Fe與鹽酸都反應(yīng)生成氫氣，等質(zhì)量的該混合物加入到足量的NaOH溶液中，鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，Na與水反應(yīng)生成氫氣，鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故Na、Al與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣體積等于Na、Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣體積，據(jù)此計(jì)算Fe與鹽酸反應(yīng)生成氫氣的體積，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移可知n（Fe）=n（H₂），利用每一份中Na、Al總質(zhì)量及二者生成氫氣，結(jié)合電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計(jì)算Na、Al物質(zhì)的量；
（2）計(jì)算原混合物中Na、Al的物質(zhì)的量，根據(jù)2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑進(jìn)行過(guò)量計(jì)算，進(jìn)而計(jì)算溶液物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）Na、Fe、Al與鹽酸都反應(yīng)生成氫氣，等質(zhì)量的該混合物加入到足量的NaOH溶液中，鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，Na與水反應(yīng)生成氫氣，鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，故Na、Al與鹽酸反應(yīng)生成的氫氣體積等于Na、Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成的氫氣體積，體積為4.48L，其物質(zhì)的量=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
則每一份中Fe與鹽酸反應(yīng)生成氫氣的體積=6.72L-4.48L=2.24L，其物質(zhì)的量=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移可知n（Fe）=n（H₂）=0.1mol，則每一份中m（Fe）=0.1mol×56g/mol=5.6g，
設(shè)每一份中Na、Al物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+3y=0.2×2}\\{23x+27y+5.6=\frac{21.2}{2}}\end{array}\right.$
解得x=y=0.1，
故原金屬混合物中Na、Al、Fe的物質(zhì)的量之比為0.1mol：0.1mol：0.1mol=1：1：1，
答：原金屬混合物中Na、Al、Fe的物質(zhì)的量之比為1：1：1；
（2）原混合物中Na為0.1mol×2=0.2mol，Al為0.1mol×2=0.2mol，由Na原子守恒可知生成0.2molNaOH，由2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，可知Al、NaOH恰好完全反應(yīng)生成0.2molNaAlO₂，故過(guò)濾后將得到的溶液稀釋1L，所得溶液的物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.2mol}{1L}$=0.2mol/L，
答：所得NaAlO₂溶液的物質(zhì)的量濃度為0.2mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，難度中等，清楚發(fā)生反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，注意守恒思想的運(yùn)用．