Question

7．Na与Al混合物共1mol与足量的水充分反应．（已知：2A1+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑）
（1）当Na与Al的物质的量之比为1：1时，混合物与水反应产生的H₂最多．
（2）当Na与Al的物质的量之比为9：1（或3：7）时，混合物与水反应产生的H₂的体积为13.44L（标准状况下）．

Answer 1

分析 （1）据方程式2A1+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑要想生成H₂最多，则消耗铝最多来分析；
（2）分不同情况讨论金属铝有没有完全反应，并根据得失电子守恒计算．

解答 解：（1）设Na为xmol，则Al为（1-x）mol
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑①
 2                  2            1
 x                  x          $\frac{1}{2}x$
∵由方程式②可知消耗铝的物质的量越多生成H₂的量越多，要想消耗铝最多，则反应①生成的NaOH需完全反应
∴2A1+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑②
  2           2                                       3
  x            x                                     3x
则（1-x）=x，解得x=0.5
∴n（Na）=0.5mol，n（Al）=0.5mol
n（Na）：n（Al）=0.5：0.5=1：1，故答案为：1：1；
（2）
情况一、Na与Al完全反应时，
n（H₂）=$\frac{V}{Vm}$=$\frac{13.44}{22.4}$=0.6mol则得到电子数目为n（e^-）=1.2mol
设参加反应的金属Naxmol，Alymol，则失去电子数为n（e^-）=x+3y
根据得失电子守恒得：x+3y=1.2①
                                 x+y=1②
联立①②解得x=0.9，y=0.1，n（Na）：n（Al）=0.9：0.1=9：1
情况二、Al未完全反应时，设Naxmol，Al（1-x）mol．
2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑①
2                     2        1
x                     x       $\frac{1}{2}x$
2A1+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑②
 2         2                                    3
x            x                                 $\frac{3}{2}$ x
n（H₂）=$\frac{1}{2}$x+$\frac{3}{2}$x=o.6，解得x=0.3mol即n（Na）=0.3mol
∴n（Al）=1-0.3=0.7mol则n（Na）：n（Al）=3：7
故答案为：9：1（或3：7）．

点评 金属铝要想反应必须要金属钠反应生成氢氧化钠，故题目二要从两方面考虑，以及正确书写方程式也是解题的关键．