化学家园

有关“含铝元素的混合物计算问题”的巧解

                                      

河北省鹿泉市第一中学 殷汉松

我们在学习高中化学第二册第四章《几种重要的金属》时，经常会遇到有关“含铝元素的混合物计算问题”。关于这类计算，如果常规方法，即通过“化学方程式计算”，通常都比较繁琐，而且，稍不认真就极有可能出错。有没有更好的办法呢？我们通过下面这道例题来说明一下。 例：将一定质量的镁、铝合金，投入100 mL一定浓度的盐酸中，合金全部溶解。向所得溶液中滴加5 mol/L NaOH溶液，生成的沉淀质量与加入NaOH溶液体积比如图所示，利用图中数据计算盐酸的物质的量浓度是多少？       我先通过化学方程式来计算。 解析：本题中有三种物质消耗盐酸，镁、铝和氢氧化钠。由图知和过量盐酸反应的氢氧化钠是20mL，则可直接求得这部分盐酸。所以，此题的关键是求镁和铝所消耗的盐酸。镁、铝所消耗的盐酸的量可由图中数据求得。 解：本题所涉及到的化学方程式 Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑………………………（1） 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑……………………（2） HCl + NaOH = NaCl + H2O ………………………（3） MgCl2+ 2NaOH = Mg(OH)2↓+ 2NaCl …………（4） AlCl3 +3NaOH = Al (OH)3↓+ 3 NaCl …………（5） Al (OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O …………（6）   由图知Al (OH)3溶解所消耗的NaOH为： V(NaOH) = (180 - 160)×10-3 = 0.02 L   再由化学方程式（2）、（5）、（6）可得关系式： NaOH ～ Al (OH)3 ～ AlCl3 ～ 3HCl 1                                                                        3 0.02×5                                   n(HCl)1   所以铝所消耗的盐酸为：n(HCl)1 = 3×0.02×5 = 0.3 mol   由图可知AlCl3和MgCl2所消耗的NaOH总共为： V(NaOH) = (160 - 20)×10-3 = 0.14 L   由化学方程式（5）、（6）可得关系式： NaOH ～ Al (OH)3 ～ 3NaOH 1                        3 0.02×5                 n(NaOH) 所以AlCl3消耗的NaOH为：n(NaOH) = 3×0.02×5 = 0.3 mol   则MgCl2所消耗的NaOH为：0.14×5﹣0.3 = 0.4 mol   由化学方程式（1）、（4）可得关系式： 2NaOH ～MgCl2～ 2HCl 2                       2 0.4                  n(HCl)2 所以镁所消耗的盐酸n(HCl)2 = 0.4 mol 再由(3)可求得过量的盐酸为：n(HCl)3 = 20×10-3×5 = 0.1 mol   所以盐酸的物质的量浓度为：   C(HCl) = [n(HCl)1+ n(HCl)2 +n(HCl)3] / V(HCl)       = (0.3 mol + 0.4 mol + 0.1 mol) / (100×10-3L)       = 8 mol/L     通过上面的分析，这道题如果用这种方法解决无疑是比较繁琐，而且，非常容易漏掉其中一项，从而使整个解题出现错误。那么，关于这类题，有没有其它即简单又直观的方法呢？接下来，我们在从另一个角度来分析这道题。 我们结合图形，来分析随着加入的氢氧化钠的量不同，溶液的成分也会随之改变： 当加入的氢氧化钠为0 mL时，溶液为：AlCl3、MgCl2和HCl。 当加入的氢氧化钠为20 mL时，溶液为：AlCl3、MgCl2和NaCl。 当加入的氢氧化钠为160 mL时，溶液为：NaCl。 则我们可以根据Na元素和Cl元素守恒得到关系式： NaOH ～ NaCl ～HCl 1                    1 160×10-3×5           n(HCl) 所以，我们可以很容易的得到盐酸的量： n(HCl) = 160×10-3×5 = 0.8 mol   C(HCl) = n(HCl) / V(HCl)         = 0.8 mol / (100×10-3L)         =8 mol/L 通过上面两种方法的比较，我们不难得出，第二种方法更直观、更简单。而且，在有些关于“含铝元素的混合物计算”的问题中，利用第一种方法更是无从下手，而只能用第二种方法来解决，例如下面的这道题。 有5.1 g镁、铝合金，投入500 mL的2 mol/L HCl溶液中，金属全部溶解后，在加入4 mol/L NaOH溶液，若要求达到沉淀最大值，则加入的NaOH溶液应为多少毫升?

【作者: 长空星雨】【访问统计:】【2008年02月5日 星期二 16:28】【注册】【打印】