例题:在相同条件下,aolNa、bolg、colAl分别与 ol?L-1的vL盐酸充分反应,生成等量的n olH2,下列有关比较中肯定正确的是( )
A.a?b?c B.a=2n=b C.v=2n D.a≤ 3c
解析:由于题设三种金属分别与盐酸反应时,反应物的物质的量均为字母,即各种物质均有可能过量,故解题时应全面讨论各种物质过量的可能性。
当盐酸过量时,三种金属均完全反应,根据电子守恒与生成等量的n olH2知:2n= a=2b=3c,故有a?b?c。这种情况金属均过量时不成立。
当三种金属均过量时,由盐酸的物质的量决定生成H2的物质的量;但过量的钠可与盐酸中的水反应,钠与盐酸反应生成的H2最多,此时生成的H2不等量,不合题意。
当g和Al两种金属均过量、Na与盐酸恰好完全反应时,根据氢元素守恒与生成等量的n olH2知:v=2n。这种情况盐酸过量时不成立。
综上分析,选项A、C均为不能肯定的答案,选项B 中a=b是错误的。选项D中a=3c成立,当Al过量不会与水继续反应,故a≤3c正确。
答案:D。
思考:1.定量分析金属与酸反应的习题时,若几种金属均能将酸中的氢离子置换出来生成H2,思路分析一定要全面:既要考虑酸过量,又要考虑金属过量,还要考虑极活泼的金属(如钠)与酸中溶质反应完后,过量的钠还能跟水继续反应产生H2。
2.几种金属与酸反应生成H2的有关规律:相同物质的量的金属与足量酸反应产生H2的物质的量之比等于反应后对应金属呈现的化合价之比。(实为电子守恒的关系)比较相同质量的金属与足量酸反应产生H2的物质的量时,可将金属的质量换算成金属的物质的量后再进行比较。
3.铝分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应生成H2的有关规律:等量的铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成H2的体积比为n(酸H2) ∶n(碱H2)=1∶1;足量的铝分别与等物质的量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,生成H2的体积比为n(酸H2) ∶n(碱H2)=1∶3。在任何情况下,参加反应的铝与生成的H2一定满足电子守恒:2n(H2)=3n(Al)。
训练:1.常温下将各1ol的钠、铁、铝分别投入到体积、物质的量浓度相等的盐酸中,产生的氢气体积在相同条件下( )
A.钠可能最多 B.铝铁不可能一样多
C.铝一定最多 D.无法判断
2.相等质量的镁、铝分别跟一定量的稀硫酸反应,在相同条件下产生等体积的氢气,下列叙述中可能符合题意的是( )
A.g、Al均过量
B.g、Al都恰好完全反应
C.Al过量而g恰好跟酸完全反应
D.g过量而Al恰好跟酸完全反应
3.等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两个烧杯中,各加等物质的量的铝,生成氢气的体积比为5∶6,则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A.甲、乙中都是铝过量 B.甲中铝过量、乙中碱过量
C.甲中酸过量、乙中铝过量 D.甲中酸过量、乙中碱过量
(提示:可利用假设法假设两溶液中铝都不足量或铝都过量,进行分析两种假设下生成氢气的量与5∶6比较得出结论。也可利用铝分别与硫酸、氢氧化钠反应的化学方程式,直接对生成氢气的体积比为5∶6进行逆推过量物质求得结果。)
答案: 1.A 2.AC 3.B
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