Question

某同学在实验室进行甲、乙、丙、丁4组实验：各取40mL同浓度的盐酸，加入同一种镁铝合金粉末，合金质量和生成气体体积记录如表：

实验序号	甲	乙	丙	丁
合金质量（g）	0.204	0.306	0.408	0.510
生成气体体积（mL） （标准状况）	224	336	448	448

请回答：
（1）盐酸的物质的量浓度为______mol/L．
（2）乙组合金中镁的质量是______g．（精确到0.001）
（3）若在甲组实验后的溶液中加入浓度为0.5mol/L NaOH溶液，使产生的Al（OH）₃沉淀恰好溶解，则需NaOH溶液的体积为______mL．

Answer 1

解：盐酸的体积一定，故各组实验中n（HCl）相同，甲、乙、丙产生氢气的体积，随合金的质量增大而增大，说明甲、乙中盐酸过量，金属不足；丙中加入0.408g合金时生成气体的体积为448mL，继续加入合金，生成气体体积不变，说明丙中盐酸完全反应，丁中合金过量，生成448mL氢气需要合金的质量为0.204g×=0.408g，故丙中盐酸与合金恰好反应，
（1）利用第三组数据计算，氢气的物质的量为=0.02mol，故氢原子守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.02mol=0.04mol，故该盐酸的浓度为=1mol/L，故答案为：1；
（2）令Mg、Al的物质的量分别为xmol、ymol，则：

解得x=0.006，y=0.006，
故Mg的质量为0.006mol×24g/mol=0.144g，
故答案为：0.144；
（3）在甲组实验后的溶液中加入浓度为0.5mol/L NaOH溶液，使产生的Al（OH）₃沉淀恰好溶解，此时溶液中溶质为NaAlO₂、NaCl．
由（2）计算可知化合物中Mg、Al的物质的量之比为1：1，故甲中n（Al）==0.004mol，由Al原子守恒，n（NaAlO₂）=n（Al）=0.004mol，由氯离子守恒n（NaCl）=n（HCl）=0.04mol，根据钠离子守恒n（NaOH）=n（NaAlO₂）+n（NaCl）=0.004mol+0.04mol=0.044mol，故需要氢氧化钠溶液的体积为=0.088L=88mL，
故答案为：88．
分析：盐酸的体积一定，故各组实验中n（HCl）相同，甲、乙、丙产生氢气的体积，随合金的质量增大而增大，说明甲、乙中盐酸过量，金属不足；丙中加入0.408g合金时生成气体的体积为448mL，继续加入合金，生成气体体积不变，说明丙中盐酸完全反应，丁中合金过量，生成448mL氢气需要合金的质量为0.204g×=0.408g，故丙中盐酸与合金恰好反应，
（1）利用第三组数据计算，根据n=计算氢气的物质的量，故氢原子守恒可知n（HCl）=2n（H₂），再根据c=计算；
（2）令Mg、Al的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和及生成氢气体积列方程计算x、y的值，再根据m=nM计算Mg的质量；
（3）在甲组实验后的溶液中加入浓度为0.5mol/L NaOH溶液，使产生的Al（OH）₃沉淀恰好溶解，此时溶液中溶质为NaAlO₂、NaCl，由氯离子守恒n（NaCl）=n（HCl），由Al原子守恒，n（NaAlO₂）=n（Al），结合（2）中的计算计算n（Al），根据钠离子守恒n（NaOH）=n（NaAlO₂）+n（NaCl），再根据V=计算需要氢氧化钠溶液的体积．
点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，注意根据数据关系判断反应的过量问题为解答该题的关键．