Question

将总物质的量为nmol的钠和铝的混合物(其中钠的物质的量分数为x)投入到一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体VL。下列关系式正确的是（    ）

A.x＝

B.0＜x<0.5

C.V＝33.6n(1－x)

D.11.2n<V≤22.4n

Answer

D

【解析】

将总物质的量为n mol的钠和铝混合物投入一定量的水中充分反应，钠先与水反应生成氢氧化钠与氢气，铝再与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气。反应的化学方程式为：2Na＋2H2O═2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑；金属没有剩余，铝不与水反应，说明反应2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑中铝与氢氧化钠恰好完全或氢氧化钠过量，以此进行计算。

金属没有剩余，说明反应2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑中铝与氢氧化钠恰好完全或氢氧化钠过量，否则剩下铝不与水反应；

若恰好反应，即钠与铝按1：1混合，x＝0.5，则有钠0.5nmol，铝0.5nmol，由方程式2Na＋2H2O═2NaOH＋H2↑可知，0.5nmol钠生成氢气0.25nmol；由方程式2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑可知，0.5nmol铝生成氢气0.75nmol，所以共生成氢气：0.25nmol＋0.75nmol＝nmol，氢气体积为22.4n L；

若Na过量，即1＞x＞0.5，则有钠nxmol，铝n(1−x)mol，由方程式2Na＋2H2O═2NaOH＋H2↑可知，nxmol钠生成氢气0.5nxmol；由方程式2Al＋2NaOH＋2H2O═2NaAlO2＋3H2↑可知，n(1−x)mol铝生成氢气1.5n(1−x)mol，所以共生成氢气：0.5nxmol＋1.5n(1−x)mol＝n(1.5−x)mol，氢气体积为：22.4n(1.5−x) L；

根据分析可知，Na越多气体总量越少，当即全是钠时，即x＝1，生成氢气体积为11.2n L；

所以生成氢气在标况下的体积为11.2n L＜VL≤22.4n L，

故答案选D。