Question

20．由于鋁質(zhì)蒸發(fā)器和冷凝器易氧化，影響了空調(diào)器的壽命．銅鋁合金蒸發(fā)器和冷凝器的成功開發(fā)解決了空調(diào)行業(yè)的這一難題，并因此被世界空調(diào)行業(yè)的專家稱為21世紀(jì)空調(diào)行業(yè)革命性的創(chuàng)新．
（1）為了測(cè)定銅鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將3.0g合金放入含氯化氫0.6mol的鹽酸溶液中充分反應(yīng)，放出3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氫氣．試求此銅鋁合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
（2）將過(guò)濾除去銅后的濾液稀釋到200mL，求稀釋液中Al³⁺的濃度為多少mol∕L？
（3）從稀釋后的溶液中取出20mL，加入0.3mol/L的氨水，若使取出的20mL溶液中的Al³⁺完全沉淀，至少需要氨水多少毫升？

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，n（H₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，由方程式可知消耗HCl為0.3mol，小于0.6mol，故Al完全反應(yīng)，根據(jù)方程式計(jì)算Al的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算Al的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（2）根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算稀釋液中Al³⁺的濃度；
（3）求出20mL溶液中Al³⁺、H⁺物質(zhì)的量，再根據(jù)H⁺+NH₃=NH₄⁺、Al³⁺+3NH₃．H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺計(jì)算需要氨水體積．

解答 解：（1）發(fā)生反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，n（H₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，由方程式可知消耗HCl為0.3mol，小于0.6mol，故Al完全反應(yīng)，n（Al）=$\frac{2}{3}$n（H₂）=0.1mol，m（Al）=27g/mol×0.1mol=2.7g，故鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{2.7g}{3g}$×100%=90%，
答：鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%；
（2）溶液中n（Al³⁺）=n（Al）=0.1mol，則c（Al³⁺）=$\frac{0.1mol}{0.2L}$=0.5mol/L，
答：稀釋液中Al³⁺的濃度為0.5mol∕L；
（3）20mL溶液中Al³⁺為0.02L×0.5mol/L=0.01mol，H⁺為（0.6mol-0.3mol）×$\frac{20}{200}$=0.03mol，由H⁺+NH₃=NH₄⁺、Al³⁺+3NH₃．H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺可知，需要NH₃的物質(zhì)的量為0.01mol×3+0.03mol=0.06mol，故需要氨水體積為$\frac{0.06mol}{0.3mol/L}$=0.2L=200mL，
答：至少需要氨水200毫升．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式有關(guān)計(jì)算，難度不大，（3）為易錯(cuò)點(diǎn)，學(xué)生容易忽略剩余的HCl．