Question

9．欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：称取粉末状样品1.0g，量取某浓度的盐酸20mL，第一次往样品中加入盐酸10mL，收集到标准状况下的气体224mL．然后，再往样品中加入盐酸10mL，又收集到标准状况下的气体112mL．试求：
（1）所取盐酸的物质的量浓度；
（2）样品中铝的质量分数．

Answer 1

分析 （1）由题意可知，第一次加入的盐酸完全反应，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算生成氢气的物质的量，根据氢元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂），再根据c=$\frac{n}{V}$计算所取盐酸的物质的量浓度；
（2）第二次加入10mL盐酸，合金中的铝完全反应，盐酸过量，总共生成氢气体积为224mL+112mL=336mL，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算生成氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算n（Al），再根据m=nM计算m（Al），进而计算Al的质量分数．

解答 解：（1）第一次加入的盐酸完全反应，生成氢气为$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，根据氢元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=0.01mol×2=0.02mol，
故所取盐酸的物质的量浓度为：c（HCl）=$\frac{0.02mol}{0.01L}$=2mol/L，
答：所取盐酸的物质的量浓度为2mol/L；
（2）第二次加入10mL盐酸，合金中的铝完全反应，盐酸过量，总共生成氢气体积为224mL+112mL=336mL，其物质的量为：$\frac{0.336L}{22.4L/mol}$=0.015mol，根据电子转移守恒，3n（Al）=0.015mol×2，故n（Al）=0.01mol，m（Al）=0.01mol×27g/mol=0.27g，
故该合金中Al的质量分数：$\frac{2.7g}{1.0g}$×100%=27%，
答：该合金中Al的质量分数为27%．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，判断Al与盐酸反应的过量情况是关键，利用守恒思想进行解答，可简化计算过程，也可以利用方程式计算．