Question

鐵與鋁可形成一系列組成Fe_mAl_n（m、n為正整數(shù)）的合金，試回答下列問題：
（1）甲同學取3.9g某鐵鋁合金式樣X與20mLcmol?L^-1NaOH溶液（足量）反應，收集到標準狀況下的氫氣672mL．
①合金X的組成為

 

；X與NaOH溶液反應的離子方程式為

 

．
②c[NaOH（aq）]≥

 

mol?L^-1．
（2）乙同學探究另一種鐵鋁合金式樣Y．取不同質量的Y粉末投入濃度相同、體積均為100mL的鹽酸中，標準狀況下產(chǎn)生的氫氣的如下表：

	①	②	③
鹽酸體積/mL	100	100	100
試樣Y/g	2.22	4.44	6.66
標準狀況下氣體體積	1.344	2.24	2.24

試回答下列問題：
①鐵鋁合金Y的化學式為

 

．
②鹽酸的物質的量濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）①鐵不與氫氧化鈉溶液反應，則氫氣是鋁與氫氧化鈉反應生成的，根據(jù)反應方程式計算出鋁的物質的量及質量，然后得出鐵的質量；鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
②根據(jù)反應方程式計算出至少需要氫氧化鈉的物質的量，再根據(jù)c=

n

V

計算；
（2）實驗①與②相比，②中合金質量增大后生成氫氣的體積增大，說明①中鹽酸有剩余、金屬完全反應；②③相比，③中合金質量增加，生成氫氣體積不變，說明②③中鹽酸完全反應，
①根據(jù)①中數(shù)據(jù)計算出合金中鋁、鐵的物質的量，然后計算出合金的化學式；
②根據(jù)②或③計算出氫氣的物質的量，再根據(jù)氫元素守恒計算出氯化氫的物質的量，最后根據(jù)=

n

V

計算出該鹽酸的濃度．

解答： 解：（1）①標準狀況下672mL氫氣的物質的量為：n（H₂）=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，鐵不與氫氧化鈉溶液反應，
2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑
2                       3
n（Al）                0.3mol
合金中鋁的物質的量為：n（Al）=

2

3

n（H₂）=0.03mol×

2

3

=0.02mol，
鋁的質量為：27g/mol×0.02mol=0.54g，
鐵的質量為：3.9g-0.54g=3.36g，
合金中只有鋁與氫氧化鈉溶液反應，反應的離子方程式為：2Al+2OH^-+2H₂O═AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：0.54gAl、3.36g鐵；2Al+2OH^-+2H₂O═AlO₂^-+3H₂↑；
②根據(jù)反應2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，完全溶解0.02mol鋁最少消耗氫氧化鈉的物質的量為0.02mol，
則氫氧化鈉溶液濃度最少為：

0.02mol

0.02L

=1mol/L，即：c≥1，
故答案為：1；
（2）實驗①與②相比，②中合金質量增大后生成氫氣的體積增大，說明①中鹽酸有剩余、金屬完全反應；②③相比，③中合金質量增加，生成氫氣體積不變，說明②③中鹽酸完全反應，
①根據(jù)分析可知，①中合金完全反應，設2.22g合金中含有鐵xmol、鋁ymol，標況下1.344L氫氣的物質的量為：

1.344L

22.4L/mol

=0.06mol，
則：56x+27y=2.22、x+1.5y=0.06mol，聯(lián)立解得：x=0.03mol、y=0.02mol，則m：n=0.03mol：0.02mol=3：2，合金的化學式為：Fe₃Al₂，
故答案為：Fe₃Al₂；
②根據(jù)分析可知，②、③中鹽酸完全反應，生成的標況下2.24L氫氣的物質的量為：

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據(jù)氫元素守恒可得，HCl的物質的量為：0.1mol×2=0.2mol，該鹽酸的濃度為：

0.2mol

0.1L

=2mol/L，
故答案為：2．

點評：本題考查了混合物反應的計算，題目難度較大，明確發(fā)生反應的原理為解答關鍵，試題計算量較大、知識點較多，充分考查了學生的分析能力及化學計算能力，（2）為難點，需要正確判斷合金與鹽酸的過量情況．