Question

在标准状况下，进行甲乙丙三组实验：三组各取30毫升同浓度的盐酸溶液，向其中加入

在标准状况下进行甲、乙、丙3组实验：各取30mL同浓度的盐酸溶液加入不同质量的同一镁铝合金粉末，产生气体，将实验数据记录如下：

实验序号
甲
乙
丙

合金质量/g
甲 0.255
乙0.385
丙 0.459

生成气体体积/mL
甲280
乙336
丙336
在丙组实验之后，向容器中加入1MOL/L的氢氧化钠溶液，能使合金中的铝恰好溶解，不形成含铝的沉淀，并使Mg2+刚好完全沉淀，并过滤出不溶固体。求滤液中各溶质的物质的量以及所加入的氢氧化钠溶液的体积

Answer 1

根据乙、丙组实验都生成336毫升氢气，可以知道30毫升盐酸只能生成这些氢气，求出盐酸浓度
n(H2)=336/22400=0.015(mol),n(HCl)=2n(H2)=0.03mol,C(HCl)=0.03/0.03=1(mol/L)
甲组实验合金完全反应，设0.255克合金含镁X摩尔，含铝Y摩尔
24X+27Y=0.255
X+1.5Y=280/22400=0.0125
X =0.005,Y=0.005
那么0.459克合金含镁、含铝均为0.005*0.459/0.255=0.009（摩尔）
加入氢氧化钠溶液到完全形成偏铝酸钠和氯化钠溶液及氢氧化镁沉淀，偏铝酸钠物质的量就是铝物质的量0.009摩尔，氯化钠物质的量等于盐酸物质的量=0.03摩尔
需要的氢氧化钠与偏铝酸钠及氯化钠中钠守恒
n(NaOH)=0.009+0.03=0.039(mol)
V(NaOH)=0.039/1=0.039(L)=39mL

Answer 2

乙组和丙组最后都生成336ml气体，而丙组合金质量大，说明丙组中合金过量。
又因为0.255/280 * 336 = 0.306 < 0.385，说明乙组中合金也过量，甲组中合金少量。

用甲组计算合金中金属的含量。
Mg~H2, Al~1.5H2
n(Mg) + 1.5n(Al) = 0.280/22.4 = 0.0125mol
24n(Mg) + 27n(Al) = 0.255g
得n(Mg) = 0.005mol, n(Al) = 0.005mol
说明合金中Mg和Al物质的量之比 = 1:1

0.459/(24+27) = 0.009mol
说明丙组中Mg和Al物质的量都是0.009mol

所以溶质中n(NaAlO2) = 0.009mol, n(NaCl) = 2n(Mg) = 2*0.009 = 0.018mol
加入的V(NaOH) = (0.009+0.018)/1 = 0.027L = 27ml

Answer 3

甲实验确定合金中的镁与铝质量比为8/9
乙实验确定盐酸的物质的量为0.03摩尔
丙实验中合金中：
镁的物质的量0.459×8/17/ 24=0.009摩尔，铝的物质的量0.459×9/17/27=0.009摩尔
滤液中各溶质的物质的量：
NaAlO2为0.009摩尔，其中钠也是0.009摩尔
氯化钠的物质的量与盐酸同为0.03摩尔，其中钠的物质的量也是0.03摩尔
以上两种物质中的钠都来自氢氧化钠，那么氢氧化钠的物质的量为0.039摩尔
氢氧化钠溶液的体积0.039/（1/1000）=39ml