Question

将总物质的量为n mol的钠和铝的混合物(其中钠的物质的量分数为x)，投入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V L。下列关系式中正确的是

A.x=V/(11.2n) B.0<x≤0.5

C.V=33.6n(1-x) D.11.2n<V≤22.4n

Answer

D

【解析】

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0.5n mol，铝0.5n mol，由方程式2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑可知，0.5n mol钠生成氢气0.25n mol；由方程式2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑可知，0.5n mol铝生成氢气0.75n mol，所以共生成氢气0.25n mol+0.75n mol=n mol，氢气体积为22.4n L；

若氢氧化钠过量，即1＞x＞0.5，则有钠nx mol，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0.5nx mol+1.5n（1-x）mol=n（1.5-x）mol，氢气体积为22.4n（1.5-x）L；

则根据上面的关系可知，钠越多气体总量越少，当全是钠时，即x=1，生成氢气体积为11.2n L，故氢气体积为11.2n L＜V≤22.4n L，答案选D。