Question

(8分)标准状况下，进行甲、乙、丙三组实验，各取30.0 mL相同浓度的盐酸，然后分别慢慢地加入不同质量的同一种镁铝合金粉末，得下列有关数据(假设反应前后溶液的体积不发生变化)：

根据实验数据，计算：

（1）盐酸中HCl的物质的量浓度为_____________。

（2）合金中镁的质量分数(计算结果保留至0.1％，有必要的计算步骤和语言叙述，只写答案不得分，下同)。

（3）甲组实验后，还需向容器中加入lmol·L^-1的NaOH溶液多少毫升恰好使铝元素以[Al(OH)₄]^-存在，并使Mg²⁺刚好沉淀完全?

Answer

（1）2.0mol/L （2）47.1% （3）70mL

【解析】

试题分析：盐酸浓度、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，生成672mL氢气需要金属的质量为510mg×＝612mg＜765mg，故乙中金属剩余，盐酸不足，则

（1）乙、丙中盐酸完全，可以根据反应生成氢气体积计算盐酸的物质的量浓度，盐酸完全反应生成氢气672mL，氢气的物质的量为0.672L÷22.4L/mol＝0.03mol，根据氢元素守恒可知n（HCl）＝2n（H2）＝2×0.03mol＝0.06mol，故盐酸的物质的量浓度为0.06mol÷0.03L＝2mol/L，故答案为：2mol/L；

（2）甲中盐酸有剩余，金属完全反应，此时生成氢气560mL，故可以根据甲组数据计算金属的物质的量之比，令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量可知24x+27y=0.51，根据电子转移守恒有2x+3y＝×2，联立方程解得：x＝y＝0.01，故合金中镁的质量分数为×100%＝47.1%，故答案为：47.1%；

（3）甲组实验后，向容器中加入一定量的NaOH溶液，恰好使铝元素全部以[Al(OH)4]-形式存在，并使Mg2+刚好沉淀完全，此时溶液中溶质为NaCl、Na[Al(OH)4]，根据钠离子守恒，则：n（NaOH）＝n（NaCl）+n{ Na[Al(OH)4]}，结合氯氯离子、Al原子守恒，可知n（NaOH）＝n（NaCl）+ n{ Na[Al(OH)4]}＝n（HCl）+n（Al）＝0.06mol+0.01mol=0.07mol，故需要1mol/L NaOH溶液的体积为0.07mol÷1mol/L＝0.07L＝70ml，故答案为：70mL。

考点：考查镁铝合金与酸碱反应的有关计算