Question

10．今有浓度均为1.5mol•L^-1的氢氧化钠和硫酸溶液各200mL，分别加入等质量的Al粉，反应完毕后生成气体的质量之比为4：3，下列说法正确的是（　　）

• A． 与H₂SO₄反应的铝粉7.2g
• B． 参加反应的H₂SO₄为0.2mol
• C． 铝与NaOH反应中消耗氧化剂约0.53mol
• D． 参加反应的NaOH约为0.27mol

Answer 1

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4：3，介于1：1和3：2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．

解答 解：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4：3，介于1：1和3：2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．
A、由于铝在氢氧化钠溶液中完全反应，而在硫酸中过量，故硫酸溶液中生成氢气的物质的量取决于硫酸，而硫酸的物质的量为0.3mol，故生成的氢气的物质的量n（H₂）=0.3mol，设反应掉的铝的物质的量为xmol，则根据：2Al～3H₂，可知：2Al～3H₂
           2              3
          xmol         0.3mol
故有：$\frac{2}{xmol}=\frac{3}{0.3mol}$
解得x=0.2mol，质量m=nM=0.2mol×27g/mol=5.4g，故A错误；
B、由于硫酸完全反应，故反应掉的硫酸的物质的量为0.3mol，故B错误；
C、由于硫酸和铝反应生成氢气0.3mol，故氢氧化钠和铝反应生成氢气0.4mol，根据铝和氢氧化钠溶液反应时，水做氧化剂，且反应的原化学方程式为：2Al+2NaOH+6H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑+4H₂O，即6H₂O～3H₂，设消耗的氧化剂的物质的量为ymol，则有：
6H₂O～3H₂
6                 3
ymol           0.4mol
可知：$\frac{6}{ymol}=\frac{3}{0.4mol}$
解得y=0.8mol，故C错误；
D、由于硫酸和铝反应生成氢气0.3mol，故氢氧化钠和铝反应生成氢气0.4mol，设消耗的氢氧化钠的物质的量为zmol，根据铝和氢氧化钠溶液反应可知：
2 NaOH～3H₂
 2                   3
zmol              0.4mol
则有：$\frac{2}{zmol}=\frac{3}{0.4mol}$
解得z≈0.27mol，故D正确．
故选D．

点评 本题考查化学反应方程式的计算，涉及过量计算问题，关键是判断反应中酸、碱是否足量，综合性较强，难度中等．