Question

【题目】在浓度均为3mol·L－1的H2SO4和NaOH溶液各100 mL中，分别加入等质量的铝粉，反应完毕后生成气体的质量比为4∶5，则加入铝粉的物质的量为（ ）

A.0.125molB.0.25molC.0.5molD.1mol

Answer 1

【答案】B

【解析】

Al与硫酸、氢氧化钠溶液反应的方程式为：2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，n(H2SO4)=n(NaOH)=3mol/L×0.1L=0.3mol。

若铝粉在两溶液中均不足，则反应生成气体的质量之比为1：1；

若铝粉在两溶液中均过量，则生成气体的质量之比为2：3。

而现在反应完毕后生成气体的质量之比为4：5，介于1：1和2：3之间，说明铝在一种溶液中不足，在另一种溶液中过量。根据反应方程式2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知，铝在NaOH溶液中不足，在硫酸中过量，据此分析。

若铝粉在两溶液中均不足，则反应生成气体的质量之比为1：1；

若铝粉在两溶液中均过量，则生成气体的质量之比为3：2。

而现在反应完毕后生成气体的质量之比为4：5，介于1：1和2：3之间，说明铝在一种溶液中不足，在另一种溶液中过量。

根据反应方程式2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知，铝在NaOH溶液中不足，在硫酸中过量。

Al与硫酸反应产生氢气按不足量的硫酸为标准计算，n(H2SO4)=n(NaOH)=3mol/L×0.1L=0.3mol，则根据方程式2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑可知反应产生氢气的物质的量n(H2)=n(H2SO4)=0.3mol，由于Al与酸、碱反应产生氢气的质量比为4∶5，由n=可知对于同一气体，质量比等于体积比等于气体的物质的量的比，则二者反应产生的氢气的物质的量比为4∶5，Al与酸反应产生0.3molH2，则与碱反应产生H2的物质的量为n(H2)=×0.3mol=0.375mol，根据方程式2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知n(Al)：n(H2)=2:3，n(H2)=0.375mol，则n(Al)=n(H2)=×0.375mol=0.25mol，故合理选项是B。