必修 第一册第三节 物质的量优秀第2课时导学案及答案

这是一份必修 第一册第三节 物质的量优秀第2课时导学案及答案，共12页。
一、根据化学方程式计算
1．以物质的量为中心的转化
2．化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
2CO ＋ O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2CO2
化学计量数 2 1 2
扩大NA倍 2NA NA 2NA
物质的量 2 ml 1 ml 2 ml
质量 56 g 32 g 88 g
体积(标况) 44.8 L 22.4 L 44.8 L
思考1 根据上面化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系，归纳各物质的化学计量数与物质的量、同温同压下气体的体积之间的关系。
提示 (1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。
(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。
3．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
思考2 5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少？
请尝试用以下两种方法解答，并体会第2种方法的简便快捷。
(1)m(Al)eq \(――→,\s\up7(计算))n(Al)eq \(―――――→,\s\up7(利用方程式))n(H2)eq \(――→,\s\up7(计算))V(H2)
(2)m(Al)eq \(―――――――→,\s\up7(直接利用方程式))V(H2)
提示 (1)设生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2)，
n(Al)＝eq \f(mAl,MAl)＝eq \f(5.4 g,27 g·ml－1)＝0.2 ml
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2 3
0.2 ml n(H2)
eq \f(2,0.2 ml)＝eq \f(3,nH2)，解得n(H2)＝0.3 ml，所以V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.3 ml×22.4 L·ml－1＝6.72 L，即生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。
(2)设生成标准状况下H2的体积为V(H2)
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2×27 g 3×22.4 L
5．4 g V(H2)
eq \f(2×27 g,5.4 g)＝eq \f(3×22.4 L,VH2)，解得V(H2)＝6.72 L，即生成标准状况下H2的体积是6.72 L。
1．1.15 g金属钠与水反应，得到100 mL溶液，试计算：
(1)生成的气体在标准状况下的体积。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
答案 设生成标准状况下气体的体积为V，反应后所得溶液的物质的量浓度为c。
2Na ＋ 2H2O===2NaOH ＋ H2↑
2×23 g 2 ml 22.4 L
1．15 g 0.1 L×c V
V＝eq \f(22.4 L×1.15 g,2×23 g)＝0.56 L，
c＝eq \f(2 ml×1.15 g,2×23 g×0.1 L)＝0.5 ml·L－1。
2．10.2 g Al2O3与100 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液反应，求产物Na[Al(OH)4]的浓度(忽略溶液体积变化)。
答案 NaOH溶液不足，按NaOH的物质的量计算。
Al2O3＋2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]
2 2
1 ml·L－1×0.1 L n{Na[Al(OH)4]}
eq \f(2,1 ml·L－1×0.1 L)＝eq \f(2,n{Na[Al(OH)4] })
解得n{Na[Al(OH)4]}＝0.1 ml
c{Na[Al(OH)4]}＝eq \f(0.1 ml,0.1 L)＝1 ml·L－1。
根据化学方程式计算的注意事项
(1)书写格式规范化：各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。
(2)单位运用对应化：如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。
(3)如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据量不足的物质进行计算。
二、化学计算中的关系式法和方程组法
1．关系式法
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。然后将“关系式”当作化学方程式使用，一步计算求出未知量。
(1)根据化学方程式确定关系式
根据化学方程式确定关系式时，首先要写出化学方程式，然后要找出方程式变化中的“中间量”，通过“中间量”找出“已知量”与“未知量”之间的物质的量的关系，如由硫黄制取H2SO4的三步反应：
S＋O2eq \(=====,\s\up7(点燃))SO2、2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3、
SO3＋H2O===H2SO4。
反应中已知量与未知量之间的关系：
已知量——中间量——中间量——未知量
S ～ SO2 ～ SO3 ～ H2SO4
1 ml 1 ml 1 ml 1 ml
即S～H2SO4。
(2)根据原子守恒确定关系式
上述例子中也可以由硫原子守恒直接得出关系式“S～H2SO4”。
2．方程组法
方程组法一般用于解决两种物质的混合物计算，一般读题时能找到两个已知量时，均可以利用二元一次方程组进行求算未知量。
1．已知Fe＋Seq \(=====,\s\up7(△))FeS，FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑，2H2S＋3O2eq \(=====,\s\up7(点燃))2SO2＋2H2O。将一定量的铁粉和9 g硫粉混合加热，待其充分反应后再加入过量盐酸，将生成的气体完全燃烧，共收集到9 g水，则加入铁粉的质量为( )
A．14 g B．42 g C．56 g D．28 g
答案 D
解析 根据各步反应的定量关系，可列出关系式：Fe～FeS(铁原子守恒)～H2S(硫原子守恒)～H2O(氢原子守恒)；Fe～H2(化学方程式)～H2O(氢原子守恒)。推出：
Fe ～ H2O
56 18
x g 9 g
eq \f(56,x g)＝eq \f(18,9 g)，解得x＝28，即加入铁粉的质量为28 g。
2．已知CO、CO2的混合气体质量共16.0 g，标准状况下体积为8.96 L，则该混合气体中CO的质量为____ g，所含CO2在标准状况下的体积为_________________________ L。
答案 2.80 6.72
解析 标准状况下混合气体的体积为8.96 L，则混合气体的物质的量为eq \f(8.96 L,22.4 L·ml－1)＝0.4 ml，设CO、CO2的物质的量分别为x ml、y ml，则
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x＋y＝0.4,28x＋44y＝16.0))，解得x＝0.1，y＝0.3，
CO的质量为0.1 ml×28 g·ml－1＝2.80 g，CO2在标准状况下的体积为0.3 ml×22.4 L·ml－1＝6.72 L。
1．(2022·上海徐汇中学高一月考)已知二氧化锰与浓盐酸在加热条件下发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，用8.7 g二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热，充分反应，计算：
(1)消耗浓盐酸中溶质的物质的量为__________。
(2)产生的Cl2在标准状况下的体积为__________。
(3)将反应后的溶液加水稀释至400 mL，则此溶液中MnCl2的物质的量浓度是__________。
答案 (1)0.4 ml (2)2.24 L (3)0.25 ml·L－1
解析 二氧化锰的摩尔质量为87 g·ml－1,8.7 g二氧化锰的物质的量为0.1 ml，根据反应的化学方程式可知，0.1 ml二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热，充分反应，消耗浓盐酸中溶质的物质的量为0.4 ml，生成氯气的物质的量为0.1 ml，生成氯化锰的物质的量为0.1 ml，故产生的Cl2在标准状况下的体积为2.24 L；将反应后的溶液加水稀释至400 mL，此溶液中MnCl2的物质的量浓度是eq \f(0.1 ml,0.4 L)＝0.25 ml·L－1。
2．在室温下，向100 mL CuSO4饱和溶液中加入足量的经硫酸酸化的KI溶液，发生反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，反应完全后，用0.625 ml·L－1的Na2S2O3溶液进行测定：I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===2I－＋S4Oeq \\al(2－,6)，消耗了20 mL Na2S2O3溶液，计算原饱和溶液中CuSO4的物质的量浓度。
答案 设硫酸铜的物质的量浓度为x，根据反应方程式可得关系式：
2CuSO4～I2～2S2Oeq \\al(2－,3)
2 2
0.1 L×x 0.625 ml·L－1×0.02 L
eq \f(2,0.1 L×x)＝eq \f(2,0.625 ml·L－1×0.02 L)，解得x＝0.125 ml·L－1。
3．把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 ml·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 ml·L－1(溶液体积变化忽略不计)。求：
(1)反应中消耗HCl的物质的量。
(2)该混合物中铝、铁的物质的量。
答案 (1)消耗HCl的物质的量：0.2 L×5 ml·L－1－0.2 L×4.6 ml·L－1＝0.08 ml。
(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al ＋ 6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2 6
x 3x
Fe ＋ 2HCl===FeCl2＋H2↑
1 2
y 2y
eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(27 g·ml－1×x＋56 g·ml－1×y＝1.1 g,3x＋2y＝0.08 ml))
解得x＝0.02 ml，y＝0.01 ml。
即n(Al)＝0.02 ml，n(Fe)＝0.01 ml。
题组一 应用化学方程式计算
1．把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应中Na与NaOH的质量相等
B．反应中H2O与H2的质量相等
C．反应中H2O与H2的质量之比为2∶1
D．反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
答案 D
解析 该反应中，Na与NaOH的物质的量之比为1∶1，质量之比为23∶40，A项错误，D项正确；该反应中，H2O与H2的物质的量之比为2∶1，质量之比为(2×18)∶(1×2)＝18∶1，B、C项错误。
2．在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L，该NaOH溶液的浓度为( )
A．1.0 ml·L－1 B．2.0 ml·L－1
C．1.5 ml·L－1 D．3.0 ml·L－1
答案 B
解析 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2 ml 67.2 L
n(NaOH) 33.6 L
n(NaOH)＝eq \f(2 ml×33.6 L,67.2 L)＝1.0 ml，
c(NaOH)＝eq \f(1.0 ml,0.5 L)＝2.0 ml·L－1。
3．实验室利用反应2KClO3eq \(=====,\s\up7(△))2KCl＋3O2↑制取氧气，现有24.5 g KClO3参加反应，则得到标准状况下的氧气的体积是( )
A．2.24 L B．4.48 L
C．44.8 L D．6.72 L
答案 D
解析 24.5 g KClO3的物质的量是eq \f(24.5 g,122.5 g·ml－1)＝0.2 ml，
2KClO3eq \(=====,\s\up7(△))2KCl＋3O2↑
2 ml 3 ml
0．2 ml n(O2)
eq \f(2 ml,0.2 ml)＝eq \f(3 ml,nO2)，则n(O2)＝0.3 ml，故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3 ml×22.4 L·ml－1＝6.72 L。
题组二 过量判断
4．(2023·洛阳高一期末)标准状况下，将钠、镁各0.3 ml分别放入100 mL 1 ml·L－1的硫酸中，反应产生的气体体积之比是( )
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．2∶1
答案 C
解析 钠能与H2SO4反应，也能与水反应放出H2，根据关系式：2Na～H2，则得到0.15 ml H2；镁与H2SO4反应放出H2，但与水不反应，根据关系式：Mg～H2～H2SO4,0.3 ml Mg与100 mL 1 ml·L－1 L H2SO4反应，H2SO4不足，产生0.1 ml H2，则产生的H2的体积之比是0.15∶0.1＝3∶2，故选C项。
5．(2022·成都高一月考)将1.12 g铁粉加入25 mL 2 ml·L－1氯化铁溶液中充分反应(忽略溶液体积变化)，下列分析正确的是( )
A．铁粉有剩余
B．Cl－浓度减小
C．向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红色
D．溶液质量增加5.6 g
答案 C
解析 n(Fe)＝eq \f(1.12 g,56 g·ml－1)＝0.02 ml，n(FeCl3)＝25×10－3 L×2 ml·L－1＝0.05 ml，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。由离子方程式可知，铁离子是过量的，A错误；氯离子不参加反应，浓度不变，B错误；由A项分析知铁离子剩余，向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，C正确；由离子方程式可知，1.12 g的铁全部变成亚铁离子进入溶液中，溶液质量增加1.12 g，D错误。
题组三 应用关系式法和方程组法计算
6．向200 mL 0.1 ml·L－1的FeSO4溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为( )
A．4.36 g B．2.82 g C．1.6 g D．1.44 g
答案 C
解析 FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2，加热过程中Fe(OH)2被氧气氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解为Fe2O3和H2O，最后得到的固体为Fe2O3，根据Fe原子守恒，得2FeSO4～Fe2O3，则n(Fe2O3)＝eq \f(200×10－3 L×0.1 ml·L－1,2)＝0.01 ml，m(Fe2O3)＝0.01 ml×160 g·ml－1＝1.6 g。
7．某废水处理站用甲醇(CH3OH)处理含氨废水，反应为NH3＋2O2eq \(=====,\s\up7(酶))NOeq \\al(－,3)＋H＋＋H2O,6H＋＋6NOeq \\al(－,3)＋5CH3OHeq \(=====,\s\up7(酶))3N2↑＋5CO2↑＋13H2O。在处理过程中，NH3转化为NOeq \\al(－,3)的转化率可达95%，而NOeq \\al(－,3)转化为N2的转化率可达96%。若每天处理含NH3 0.034 g·L－1的废水500 m3，则理论上每天所需甲醇的质量为( )
A．24.32 kg B．30.00 kg
C．25.30 kg D．4.08 kg
答案 A
解析 根据甲醇处理含氨废水的反应原理可得关系式：NH3～NOeq \\al(－,3)～eq \f(5,6)CH3OH，理论上每天所需甲醇的质量为eq \f(0.034 g·L－1×500×103 L,17 g·ml－1)×95%×96%×eq \f(5,6)×32 g·ml－1＝2.432×104 g＝24.32 kg。
8．(2022·广州高一期末)将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生4.48 L(标准状况下)氢气。下列推断正确的是( )
A．参加反应的HCl为0.2 ml
B．Mg、Al在反应中共失去0.2 ml电子
C．参加反应的Mg为2.4 g
D．若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 ml H2
答案 D
解析 镁、铝与盐酸发生反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，n(H2)＝0.2 ml，根据H原子守恒可知，参加反应的HCl的物质的量为0.2 ml×2＝0.4 ml，A错误；根据得失电子守恒可知，Mg、Al在反应中失去的电子数等于氢离子得到的电子数，共0.2 ml×2＝0.4 ml，B错误；设Mg的物质的量为x ml，Al的物质的量为y ml，则有24x＋27y＝3.9,2x＋3y＝0.4，联立二式，解得x＝0.05，y＝0.1，则参加反应的Mg的质量为0.05 ml×24 g·ml－1＝1.2 g，C错误；若与足量的氢氧化钠溶液反应，镁与氢氧化钠溶液不发生反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，则能产生H2的物质的量为0.15 ml，D正确。
9．把过量铁屑加入FeCl3、CuCl2的混合溶液中，反应结束后，称得剩余固体的质量与所加铁屑的质量相等。则原溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比是( )
A．7∶2 B．3∶2
C．2∶3 D．2∶7
答案 D
解析 根据反应①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，铁溶解，固体质量减少，根据反应②Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋可知，铁溶解，铜析出，固体质量增加，而反应结束后，称得剩余固体质量与所加铁屑的质量相等，则反应①中固体减少的质量与反应②中固体增加的质量相等，即56 g·ml－1
×eq \f(nFe3＋,2)＝(64 g·ml－1－56 g·ml－1)×n(Cu2＋)，得n(Fe3＋)∶n(Cu2＋)＝2∶7，故n(FeCl3)∶n(CuCl2)＝2∶7。
10．(2022·山东师范大学附中高一月考)在标准状况下，将6.5 g锌和4.6 g钠分别与2.24 L氯化氢溶于水形成的盐酸反应，则放出H2的体积( )
A．锌和钠放出氢气的体积一样大
B．锌放出氢气的体积大
C．钠放出氢气的体积大
D．无法比较
答案 C
解析 标准状况下，2.24 L氯化氢的物质的量为0.1 ml,6.5 g锌的物质的量为0.1 ml，根据Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑可知，反应产生0.05 ml氢气；4.6 g钠的物质的量为0.2 ml，根据2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑可知，反应产生 0.1 ml 氢气，故钠放出氢气的体积大。
11．向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加入100 mL 2 ml·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况)气体，所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是( )
A．11.2 g B．5.6 g
C．2.8 g D．无法计算
答案 B
解析 盐酸恰好使混合物完全溶解，盐酸没有剩余，向反应所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，说明溶液为FeCl2溶液，根据氯元素守恒可知n(FeCl2)＝eq \f(1,2)n(HCl)＝eq \f(1,2)×0.1 L×2 ml·L－1＝0.1 ml；用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n(Fe)＝n(FeCl2)＝0.1 ml，质量为0.1 ml×56 g·ml－1＝5.6 g。
12．现有由氧化铁和铝组成的铝热剂，某实验小组分别进行如下实验：①取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体的体积为b L(标准状况下)；②另取a g样品，高温条件下二者恰好完全反应：2Al＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))Al2O3＋2Fe，待其冷却后，加入足量盐酸，测得生成气体的体积为c L(标准状况下)。则c∶b等于( )
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶3 D．3∶4
答案 C
解析 该铝热剂中只有铝能与氢氧化钠溶液反应，铝与氧化铁反应后的生成物中只有铁能与盐酸反应得到氢气，再结合题给其他信息可得到如下关系式：2Al～Fe2O3～2Fe,2Al～3H2,2Fe～2H2，故c∶b＝2∶3。
13．把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110 mL 4 ml·L－1盐酸中，充分反应后产生896 mL H2(标准状况)，残留固体1.28 g，过滤，滤液中无Cu2＋，将滤液加水稀释到200 mL，测得其中c(H＋)＝0.4 ml·L－1。
请回答下列问题：
(1)残留固体1.28 g为______________ (填化学式)。
(2)原混合物粉末中，m(CuO)＝ ___________ g。
(3)滤液稀释到200 mL后，c(Fe2＋)＝______ml·L－1。
(4)稀释后，加入足量的硝酸银，产生沉淀的物质的量n(AgCl)＝______________ ml。
(5)原混合物总质量为m(总)＝________ g。
答案 (1)Cu (2)1.6 (3)0.9 (4)0.44
(5)13.6
解析 根据题中信息，还有较多H＋剩余，且滤液中没有Cu2＋，可知残留物没有Fe,1.28 g固体只有Cu，而Cu残留说明溶液中没有Fe3＋，阳离子为H＋和Fe2＋，反应有：CuO＋ 2H＋===Cu2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，1.28 g Cu的物质的量n＝eq \f(m,M)＝eq \f(1.28 g,64 g·ml－1)＝0.02 ml，CuO物质的量为0.02 ml，生成H2的物质的量为eq \f(0.896 L,22.4 L·ml－1)＝0.04 ml，设原有Fe为x ml，Fe2O3为y ml，根据得失电子总数相等知2x＝2y＋2×0.02＋2×0.04，又根据电荷守恒知：2×(x＋2y)＋0.2×0.400＝0.11×4将上述两式联立解出： x＝0.1，y＝0.04。(2)依据上述计算可知氧化铜的物质的量为0.02 ml，所以氧化铜质量为m(CuO)＝0.02 ml×80 g·ml－1＝ 1.6 g。(3)由上述计算可知溶液中亚铁离子物质的量为0.1 ml ＋ 2×0.04 ml＝0.18 ml，c(Fe2＋)＝eq \f(n,V)＝eq \f(0.18 ml,0.2 L)＝0.9 ml·L－1。 (4)滤液加水稀释到200 mL后，加入足量的硝酸银，产生沉淀的物质的量依据Cl－～AgCl得到，n(AgCl)＝n(Cl－)＝0.110 L×4 ml·L－1＝0.44 ml。(5)由计算可知原混合物含有Fe为0.1 ml，Fe2O3为0.04 ml，CuO为0.02 ml，原混合物的总质量m(总)＝0.1 ml×56 g·ml－1＋0.04 ml× 160 g·ml－1＋ 0.02 ml×80 g·ml－1＝ 13.6 g。
14．某研究小组取一定质量的镁铝合金材料投入200 mL稀硫酸中，待固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系如图所示。
(1)加入NaOH溶液0～20 mL时，发生反应的离子方程式为_________________________。
(2)加入NaOH溶液体积为220 mL时，沉淀的成分是_____________________________。
(3)该合金材料中，镁、铝的物质的量之比为_______________________________。
(4)稀硫酸的物质的量浓度为______________。
答案 (1)H＋＋OH－===H2O (2)0.15 ml Mg(OH)2、0.1 ml Al(OH)3 (3)3∶4 (4)2.5 ml·L－1
解析 (1)加入NaOH溶液0～20 mL时，无沉淀生成，说明H2SO4过量，发生NaOH和H2SO4的反应。(2)根据图示，可以判断出沉淀量最大时，沉淀的成分为0.15 ml Mg(OH)2和0.2 ml Al(OH)3,0.2 ml Al(OH)3全部溶解需要40 mL NaOH溶液，因此加入NaOH溶液的体积为220 mL时，有0.1 ml Al(OH)3溶解，则沉淀的成分为0.15 ml Mg(OH)2、0.1 ml Al(OH)3。(3)根据镁、铝元素守恒，镁、铝的物质的量分别为0.15 ml、0.2 ml，其物质的量之比为3∶4。(4)根据40 mL NaOH溶液可溶解0.2 ml Al(OH)3，可知c(NaOH)＝eq \f(0.2 ml,0.04 L)＝5 ml·L－1。加入200 mL NaOH溶液时，沉淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液中溶质为Na2SO4，由n(Na＋)＝2n(SOeq \\al(2－,4))知，n(NaOH)＝2n(H2SO4)，n(H2SO4)＝5 ml·L－1×0.2 L×eq \f(1,2)＝0.5 ml，则c(H2SO4)＝eq \f(0.5 ml,0.2 L)＝2.5 ml·L－1。
15．铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，相同条件下产生H2的体积之比是________________。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比是_____________________________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A．5.4 g B．3.6 g C．2.7 g D．1.8 g
答案 (1)1∶1 (2)1∶3 (3)3∶1 (4)A
解析 (1)通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的物质的量相等，相同条件下所得H2的体积之比是1∶1。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，氢氧化钠和盐酸是不足量的，通过化学方程式可以看出，1 ml HCl会生成0.5 ml氢气，1 ml氢氧化钠会生成1.5 ml氢气，所以相同条件下产生H2的体积之比是1∶3。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，通过化学方程式可以看出，生成1 ml氢气需要2 ml HCl，需要eq \f(2,3) ml氢氧化钠，所以HCl和NaOH的物质的量浓度之比是3∶1。
(4)盐酸和NaOH溶液中溶质的物质的量均为100×10－3 L×3 ml·L－1＝0.3 ml，相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，即生成的氢气的物质的量之比是1∶2，铝的质量相等，若HCl与NaOH完全反应则生成H2的物质的量之比为1∶3＜1∶2，故HCl完全反应，NaOH有剩余。设铝与酸完全反应时，生成的氢气的物质的量为x ml，则
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
6 3
0.3 ml x ml
则eq \f(6,0.3 ml)＝eq \f(3,x ml)，解得x＝0.15。
一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比，所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为0.15 ml×2＝0.3 ml。
设与NaOH溶液反应的金属铝的物质的量为y ml，则
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2 3
y ml 0.3 ml
则eq \f(2,y ml)＝eq \f(3,0.3 ml)，解得y＝0.2。
所以铝的质量为0.2 ml×27 g·ml－1＝5.4 g。