Question

向100mL水中投入K和Al共15g，充分反应后，剩余金属为1.8g
（1）计算放出H₂多少升（标准状况下）
（2）过滤出未反应的金属，向滤液中逐滴加入4mol/L的H₂SO₄溶液，生成沉淀的最大值是多少，此时消耗H₂SO₄溶液的体积是多少？
（3）生成沉淀后，再加入H₂SO₄溶液，使沉淀刚好完全溶解，此时消耗H₂SO₄溶液的总体积是多少？

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,碱金属的性质,铝的化学性质

专题：计算题

分析：（1）Al和水不反应，所以剩余金属应该是Al，反应方程式为2K+2H₂O=2KOH+H₂↑，2Al+2KOH+2H₂O=2KAlO₂+3H₂↑，可以得出关系式K～KOH～Al，则参与反应的K和Al的质量之比为39：27，据此计算参加反应K、Al的物质的量，根据电子转移是计算生成氢气的物质的量，再根据V=nV_m计算氢气体积；
（2）滤液加入硫酸溶液，生成沉淀的最大值，产生偏铝酸钾中Al元素全部转化为Al（OH）₃，溶液中溶质为K₂SO₄，根据Al元素守恒，可知n[Al（OH）₃]=n（KAlO₂），再根据m=nM计算m[Al（OH）₃；根据硫酸根、K元素守恒：n（H₂SO₄）=n（K₂SO₄）=

1

2

n（K），再根据V=

n

c

计算硫酸溶液体积；
（3）沉淀刚好完全溶解时，溶液中只有K₂SO₄ 和Al₂（SO₄）₃．由电荷守恒有：2n（SO₄^2- ）=3n（Al³⁺）+n（K⁺），所以有n（H₂SO₄）=

3

2

n（Al³⁺）+

1

2

n（K⁺），再根据V=

n

c

计算硫酸溶液体积．

解答： 解：（1）Al和水不反应，所以剩余金属应该是Al，反应方程式为2K+2H₂O=2NaOH+H₂↑，2Al+2KOH+2H₂O=2KAlO₂+3H₂↑，可以得出关系式K～KOH～Al，则参与反应的K和Al的质量之比为39：27，参加反应K和Al的总质量=15g-1.8g=13.2g，所以m（K）=13.2g×

39

39+27

=7.8g，n（K）=

7.8g

39g/mol

=0.2mol，n（Al）=

13.2g-7.8g

27g/mol

=0.2mol，根据电子转移守恒，生成氢气物质的量=

0.2mol×1+0.2mol×3

2

=0.4mol，故标况下，生成氢气体积=0.4mol×22.4L/mol=8.96L，
答：标况下生成气体的体积为8.96L．
（2）滤液加入硫酸溶液，生成沉淀的最大值，产生偏铝酸钾中Al元素全部转化为Al（OH）₃，溶液中溶质为K₂SO₄，
根据Al元素守恒，可知n[Al（OH）₃]=n（KAlO₂）=0.2mol，故m[Al（OH）₃]=0.2mol×78g/mol=15.6g；
根据硫酸根、K元素守恒：n（H₂SO₄）=n（K₂SO₄）=

1

2

n（K）=

1

2

×0.2mol=0.1mol，故V（H₂SO₄）=

0.1mol

4mol/L

=0.025L=25mL，
答：生成沉淀的最大值是15.6g，此时消耗H₂SO₄溶液的体积是25mL．
（3）沉淀刚好完全溶解时，溶液中只有K₂SO₄ 和Al₂（SO₄）₃．由电荷守恒有：2n（SO₄^2- ）=3n（Al³⁺）+n（K⁺），所以有n（H₂SO₄）=

3

2

n（Al³⁺）+

1

2

n（K⁺）=

3

2

×0.2mol+

1

2

×0.2mol=0.4mol，故此时消耗硫酸的体积=

0.4mol

4mol/L

=0.1L=100mL，
答：产生消耗硫酸的总体积为100mL．

点评：本题考查混合物计算、化学方程式计算，难度中等，明确发生的反应是关键，注意利用守恒思想解答．