Question

20．將一塊金屬鈉投入到50mL CuCl₂和AlCl₃的混合溶液中，發(fā)現(xiàn)沉淀先增多后減少．反應最終收集到6.72L氣體（標準狀況下），同時得到12.7g沉淀．再將此沉淀溶于過量的NaOH溶液中，又發(fā)現(xiàn)沉淀質(zhì)量減輕了7.8g．求：
（1）所投入金屬鈉的質(zhì)量．
（2）原溶液中Cu²⁺．Al³⁺兩種離子物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 （1）因產(chǎn)生的氣體是Na與H₂O反應生成的氫氣，可利用收集到的氣體的量求出Na的質(zhì)量；
（2）加入過量NaOH后得到的沉淀為Cu（OH）₂，則原溶液中n（Cu²⁺）=$\frac{12.7g-7.8g}{98g/mol}$=0.05mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出銅離子的濃度；
投入金屬Na產(chǎn)生n（OH^-）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×2=0.6 mol，沉淀Cu²⁺消耗n（OH^-）=0.05mol×2=0.1 mol，
設原溶液中含xmolAl³⁺，由題意可得：[x-$\frac{7.8g}{78g/mol}$]×4+$\frac{7.8g}{78g/mol}$×3=0.6 mol-0.1 mol（反應后的溶液中含有NaAlO₂，同時還有7.8 g氫氧化鋁沉淀），
計算出鋁離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出鋁離子的濃度．

解答 解：（1）因產(chǎn)生的氣體為Na與H₂O反應生成的氫氣，所以可利用收集到的氣體的量求出Na的質(zhì)量，m（Na）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×2×23 g•mol^-1=13.8 g，
答：所投入金屬鈉的質(zhì)量13.8g；
（2）加入過量NaOH后得到的沉淀為Cu（OH）₂，則原溶液中n（Cu²⁺）=$\frac{12.7g-7.8g}{98g/mol}$=0.05mol，銅離子濃度為：c（Cu²）=$\frac{0.05mol}{0.05L}$=1.0 mol/L；
投入金屬Na產(chǎn)生n（OH^-）=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×2=0.6 mol，沉淀Cu²⁺消耗n（OH^-）=0.05mol×2=0.1 mol，
設原溶液中含xmolAl³⁺，由題意可得：[x-$\frac{7.8g}{78g/mol}$]×4+$\frac{7.8g}{78g/mol}$×3=0.6 mol-0.1 mol（反應后的溶液中含有NaAlO₂，同時還有7.8 g氫氧化鋁沉淀），
解得：x=0.15 mol，則鋁離子濃度為：c（Al³⁺）=$\frac{0.15mol}{0.05L}$=3.0 mol/L，
答：原溶液中Cu²⁺、Al³⁺兩種離子物質(zhì)的量濃度分別為c（Cu²⁺）=1.0 mol/L、c（Al³⁺）=3.0 mol/L．

點評 該題通過計算題考查常見金屬及其化合物的性質(zhì)，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．