Question

（2014•上海模拟）镁、铝、铁等金属都在生活和工业中十分常见，请完成下面关于这三种金属的简单计算．

Answer 1

解题思路：1．当铝、铁元素全部转化为沉淀时，溶液中仅含NaNO₃，氢氧化钠中钠元素与最后溶液中硝酸根物质的量相等，硝酸在反应中部分硝酸根被还原为NO，故n（NaOH）=n（HNO₃）_总-n（NO），进而计算NaOH溶液的体积；

2．（1）盐酸浓、体积一定，甲中合金质量小于乙中合金质量，且甲中生成气体体积小于乙中气体体积，说明甲中盐酸过量、金属完全反应，乙中合金质量小于丙中合金质量，且乙、丙生成气体体积相等，说明乙、丙中盐酸完全反应，令甲中镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与电子转移守恒列方程计算x、y的值，据此解答；

（2）①在丙实验之后，向容器中加入一定量1.00mol/L的NaOH溶液，使合金中的铝恰好完全溶解，再滤出不溶固体，溶液中溶质为NaCl、NaAlO₂，根据氢气的体积计算HCl的物质的量，溶液中（NaCl）=n（Cl^-），设0.459g合金中含铝的物质的量为xmol，结合（1）中Mg、Al物质的量关系，根据质量列方程计算，由Al元素守恒n（NaAlO₂）=n（Al）；

②根据钠离子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），进而计算氢氧化钠的体积；

3．（1）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，计算EF段消耗的氢氧化钠，根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O，得出Al（OH）₃的物质的量；

（2）B点对应的沉淀为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，DE段发生反应NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，根据消耗氢氧化钠溶液计算n（NH₄⁺），根据电子转移守恒计算n[Fe（OH）₃]+n[Al（OH）₃]；

根据氢氧化铝、氢氧化铁总物质的量计算CD段消耗氢氧化钠的体积，进而计算C点体积．

1．当铝、铁元素全部转化为沉淀时，溶液中仅含NaNO₃，氢氧化钠中钠元素与最后溶液中硝酸根物质的量相等，硝酸在反应中部分硝酸根被还原为NO，故n（NaOH）=n（HNO₃）_总-n（NO）=0.30L×2moL•L^-1-（3.36L÷22.4L/mol）=0.45mol，故需要NaOH溶液的体积=0.45mol÷3mol/L=0.15L=150mL，

答：所加NaOH溶液的体积是150mL．

2．（1）盐酸浓、体积一定，甲中合金质量小于乙中合金质量，且甲中生成气体体积小于乙中气体体积，说明甲中盐酸过量、金属完全反应，乙中合金质量小于丙中合金质量，且乙、丙生成气体体积相等，说明乙、丙中盐酸完全反应，

令甲中镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量可知24x+27y=0.255，根据电子转移守恒有2x+3y=（0.28L÷22.4L/mol）×2，联立方程解得：x=0.005、y=0.005，故合金中镁与铝的物质的量之比为0.005mol：0.005mol=1：1，

故答案为：1：1；

（2）①在丙实验之后，向容器中加入一定量1.00mol/L的NaOH溶液，使合金中的铝恰好完全溶解，再滤出不溶固体，溶液中溶质为NaCl、NaAlO₂，

盐酸完全反应生成氢气336mL，氢气的物质的量=0.336L÷22.4L/mol=0.015mol，根据氢元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，溶液中（NaCl）=n（Cl^-）=0.03mol，

设0.459g合金中含铝的物质的量为xmol，由（1）中计算可知，Mg的物质的量也是x mol，则：27x+24x=0.459，解得x=0.009mol，n（NaAlO₂）=n（Al）=0.009mol，

答：反应中NaCl为0.03mol，NaAlO₂为0.009mol．

②根据钠离子守恒n（NaOH）=n（NaCl）+n（NaAlO₂）=0.03mol+0.009mol=0.039mol，故需要氢氧化钠溶液的体积=0.039mol÷1mol/L=0.039L=39mL，

答：加入NaOH溶液的体积为39mL．

3．（1）B与A的差值为氢氧化铝的物质的量，由图可知，EF段消耗的氢氧化钠溶液为36mL-34mL=2mL，故该阶段参加反应的氢氧化钠为0.002L×4mol/L=0.008mol，根据Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O可知，Al（OH）₃的物质的量为0.008mol，

故答案为：0.008；

（2）DE段发生反应NH₄⁺+OH^-=NH₃•H₂O，消耗氢氧化钠溶液34mL-31mL=3mL，n（NH₄⁺）=3×10^-3L×4mol/L=0.012 mol，N元素由+5价变为-3价，金属都由0价变为+3价，根据电子守恒得出金属的物质的量为0.012mol×8÷3=0.032 mol，即n[Fe（OH）₃]+n[Al（OH）₃]=0.032mol；

所以CD段消耗NaOH的体积为：0.032mol×3÷4mol/L=0.024L=24mL，故C点体积=31mL-24mL=7mL，

故答案为：0.032；7．

点评：

本题考点： 化学方程式的有关计算；氧化还原反应的计算；有关混合物反应的计算．

考点点评： 本题考查混合物计算，属于拼合型题目，题目计算量较大，侧重考查学生分析解决问题能力，（2）根据表中数据关系判断反应的过量问题是关键，（3）中关键明确各阶段发生的反应，注意利用守恒思想解答，题目难度中等．