Question

（2008?茂名一模）将总物质的量为n mol的钠和铝（其中钠的物质的量分数为x），投入一定量的水中充分反应，金属没有剩余，共收集到标准状况下的气体V L．下列关系式中正确的是（　　）

• A．x=

  V

  11.2n

• B．0＜x≤0.5
• C．V=33.6n（1-x）
• D．11.2n＜V≤22.4n

Answer 1

分析：将总物质的量为n mol的钠和铝混合物投入一定量的水中充分反应，钠先与水反应生成氢氧化钠与氢气，铝在于氢氧化钠等于生成偏铝酸钠与氢气．反应的化学方程式为：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑，2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑．
金属没有剩余，铝不与水反应，说明反应2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑中铝与氢氧化钠恰好完全或钠过量，以此进行计算．

解答：解：金属没有剩余，说明反应2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑中铝与氢氧化钠恰好完全或钠过量，否则剩下铝不与水反应．
若恰好反应，即钠与铝按1：1混合，x=0.5，则有钠0.5nmol，铝0.5nmol，由方程式2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑可知，0.5nmol钠生成氢气0.25nmol；由方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，0.5nmol铝生成氢气0.75nmol，所以共生成氢气
0.25nmol+0.75nmol=nmol，氢气体积为22.4nL．
若Na过量，即1＞x＞0.5，则有钠nxmol，铝n（1-x）mol，由方程式2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑可知，nxmol钠生成氢气
0.5nxmol；由方程式2Al+2NaOH+2H₂O═2NaAlO₂+3H₂↑可知，n（1-x）mol铝生成氢气1.5n（1-x）mol，所以共生成氢气
0.5nxmol+1.5n（1-x）mol=n（1.5-x）mol，氢气体积为22.4n（1.5-x）L．则根据上面的关系可知，所以钠越多气体总量越少，当即全是钠时，即x=1，生成氢气体积为11.2nL，
故氢气体积为11.2nL＜V≤22.4nL
故选：D．

点评：考查混合物的有关计算，难度较大，关键在于金属没有剩余，分情况讨论，作为选择题可以根据转移电子数确定钠越多气体总量越少，当即全是钠时生成氢气最少，确定氢气的最少极值．