小红取不同质量的镁铝合金样品分别和30mL同浓度的盐酸反应,所取合金质量与产生气体体积(标准状况下测定
| (1)c(HCl) =3.0mol/L (2)ω(Mg)=47.06% (3)117mL |
镁铝合金被氢氧化钠腐蚀后铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,镁不反应被滤去。
通入二氧化碳偏铝酸钠变为氢氧化铝,滤除后灼烧氢氧化铝变为氧化铝。
氧化铝固体质量与铝镁合金质量相同,铝元素前后质量守恒,则有镁含量相当于氧化铝中氧元素的质量分数,(m 3 O)/(m Al2O3)=3*16/(27*2+3*16)=0.47
300ml溶液中含盐酸0.06mol
盐酸的物质的量浓度是0.2mol/l
2.设0.51g合金中含镁xmol,含铝ymol.则有:
24x+27y=0.51 x+1.5y=0.025(0.025为0.56L氢气的物质的量)
解得x=0.01 y=0.01
所以0.51g合金中含镁0.24克,含铝0.27克。合金中镁铝的质量分数分别为:47%、53%。
观察三组实验,明显可以看出,甲的粉末完全反应,因为增加粉末的量,能够生成较多的气体。丙的盐酸完全反应,因为相对于乙,增加粉末的量,不能够生成较多的气体。
解题过程,
解:510mg粉末可以产生560ml气体,即560/22.4/1000=0.025mol,
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
对于甲组,设合金中铝的物质的量为amol,镁的物质的量为bmol,
27a+24b=0.51,
3a/2+b=0.025
解得a=0.01,b=0.01
所以合金中铝和镁物质的量比为1:1
对于丙组,918mg粉末中n(Al)=n(Mg)=0.018mol
盐酸完全反应,产生672ml气体即672/22.4/1000=0.03mol
剩余合金与原合金成分相同,所以反应的镁铝物质量相同,设为cmol
则有3c/2+c=0.03,c=0.012mol 丙组反应的镁铝皆为0.012mol,未反应的皆为0.006mol
加入NaOH溶液后的反应,与盐酸反应的镁生成氢氧化镁,剩余的镁不反应,反应的铝生成氢氧化铝后溶解生成偏铝酸钠,没有反应的铝生成偏铝酸钠和氢气。反应式如下:
MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl
AlCl3+4NaOH=NaAlO2+3NaCl+2H2O
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
有两种方法进行计算,
第一种是一步一步的代入:方程一需要NaOH:0.012*2=0.024mol
方程二需要NaOH:0.012*4=0.048mol
方程三需要NaOH:0.006*1=0.006mol
共需要NaOH:0.024+0.048+0.006=0.078mol,需要溶液0.078/1=0.078L=78ml
第二种方法是整体考虑:所有的NaOH反应后生成物中,Na元素的都转化为NaCl或NaAlO2,根据物料守恒,可以计算出NaOH的用量。我们就要分别计算生成的NaCl或NaAlO2的量。
其中NaAlO2的量可由其中的Al元素含量计算(所有的铝都转化为NaAlO2),为0.018mol
NaCl的量可由其中氯离子守恒计算,所有的氯元素都来源于盐酸,盐酸中所有氯元素都转化为NaCl,盐酸的量可以根据生成的氢气量计算:0.03*2=0.06mol
所以共需要NaOH:0.06+0.018=0.078mol,需要溶液0.078/1=0.078L=78ml
再比较乙和丙,可知丙酸反应完全,合金过量
要计算 丙还需要多少氢氧化钠 就需要知道丙剩余的合金含量
通过上面“首先”的比较,用甲来计算合金中镁铝含量比较合适 因为乙并不能确定是否就是恰好完全反应
那么,由甲反应有:假设甲合金中AL Xmol , Mg Ymol
2AL+6HCL=2ALCL3+3H2 Mg+2HCL=MgCL2+H2
X1.5X YY
气体物质的量=0.56/22.4=0.025=1.5X+Y
合金质量=27X+24Y=0.51
由以上两个方程可知
X=0.01mol Y=0.01mol
也就是说明合金中铝镁之比为1:1
丙中 合金质量为0.918 那么含有 0.018AL 0.018Mg
假设镁反应完全 则应该产生气体体积为 0.018*22.4=0.4032L
气体实际产生0.672L,说明由于AL和酸反应产生的氢气有(0.672-0.4032)=0.2688L
可以算出与酸反应的AL有 (计算略) 0.008mol
需要与氢氧化钠反应的合金就只有 AL(0.018-0.008)=0.01mol
计算可得 需要氢氧化钠 0.01mol 那么需要1mol/L氢氧化钠 0.01L 即10ml
由于乙的酸量刚好,因此要推算出盐酸物质的量浓度,就必须根据乙组产生的气体量来算.将产生的336mL气体换算成标准状况下下氢气的物质的量为0.015mol,就可以得出盐酸的量浓度为:1mol/L;
同样根据乙组产生的气体量来算,由于1mol镁产生1mol氢气,1mol铝产生1.5mol氢气,因此,设镁有x mol,铝有y mol,则有 x+1.5 y = 0.015,求出x比y,即为镁铝的物质的量之比.
m(甲)∶m(乙)=1∶1.5
V(甲)∶V(乙)=1∶1.2
则 乙组实验中盐酸是不足的。盐酸全部反应.
(2)则所提供的数据为:30 mL(盐酸的体积)和336mL(H2的体积)。cmol/L×0.03L=(0.672L÷22.4L/mol)×2
c=2mol/L
(3)甲组实验中,镁、铝合金完全参加反应,依据合金的质量(0.255 g)和产生H2</PGN0317.TXT/PGN>(280mL)的体积,可以计算合金中镁、铝的物质的量。
设:合金中镁、铝的物质的量分别为x、y。
X+3/2 y=0.56/22.4
24x+27y=0.51
X=y=0.01mol
则:镁、铝的物质的量之比为1∶1。
(4)在丙实验之后,向容器中加入一定体积的苛性钠溶液,恰好使铝元素全部以偏铝酸根形式存在,使镁离子刚好沉淀完全,此时溶液中的溶质为NaAlO2和NaCl。
则n(NaAlO2)=n(Al)
=0.918 g÷(24+27)g/mol=0.018 mol(它们是1:1)
n(NaCl)=n(HCl)=2mol/L×0.03 L=0.06 mol
n(NaOH)=n(NaAlO2)+n(NaCl)
=0.018 mol+0.06 mol=0.078 mol
V(NaOH)=0.078 mol÷1mol/L=0.078 L
即V(NaOH)=78 mL。