Question

向100 mL水中投入K和Al共15 g，充分反应后，剩余金属为1.8 g
（1）计算放出H₂多少升（标准状况下）
（2）过滤出未反应的金属，向滤液中逐滴加入4 mol/L 的 H₂SO₄ 溶液，生成沉淀的最大值是多少，此时消耗 H₂SO₄ 溶液的体积是多少？
（3）生成沉淀后，再加入H₂SO₄ 溶液，使沉淀刚好完全溶解，此时消耗  H₂SO₄ 溶液的体积是多少？

Answer 1

（1）V(H₂)=8.96L  （2） 15.6g.  V（H₂SO₄）="25" ml      （3） 100 ml。

试题分析：向水中投入K和Al，发生反应：2K+2H₂O=2KOH+H₂↑；2Al+2KOH+2H₂O=2KAlO₂+3H₂↑。剩余金属是Al .由方程式中的反应关系可以看出反应的钾、铝的物质的量相等。假设为X，则39X+27X=15 -1.8=13.2.解得X=0.2mol.放出的氢气的体积是(0.1+0.3)×22.4mol/L=8.96L（2）H₂O+H⁺+AlO₂^-=Al(OH)₃↓于n(AlO₂^-)=n(Al)=0.2mol.所以沉淀达到最大值时质量是：m=n·M="0.2mol×78g/mol=15.6g." 消耗硫酸n(H₂SO₄)=1/2n(H⁺)=0.1mol。V=n/C=0.1mol÷4 mol/L =0.025L=25ml.（3）沉淀刚好完全溶解时，溶液中只有K₂SO₄和Al₂(SO₄)_3。由电荷守恒有：2n(SO₄^2- )=3n(Al³⁺)+n(K⁺)，所以有n(H₂SO₄)=3/2n(Al)+1/2n(K) 解得n(SO₄^2- )=0.4mol.  n(H₂SO₄)=n(SO₄^2- )=0.4mol.所以V=V=n/C=0.4mol÷4 mol/L =0.1L=100ml.