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有关“含铝元素的混合物计算问题”的巧解

来源:不详       更新时间:2011-4-16 13:11:00
 
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100mL一定浓度的盐酸中,合金全部溶解。向所得溶液中滴加5mol/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?
  
  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↓+3NaCl…………(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=0.02L
  
  再由化学方程式(2)、(5)、(6)可得关系式:
  
  NaOH~Al(OH)3~AlCl3~3HCl
  
  13
  
  0.02×5n(HCl)1
  
  所以铝所消耗的盐酸为:n(HCl)1=3×0.02×5=0.3mol
  
  由图可知AlCl3和MgCl2所消耗的NaOH总共为:
  
  V(NaOH)=(160-20)×10-3=0.14L
  
  由化学方程式(5)、(6)可得关系式:
  
  NaOH~Al(OH)3~3NaOH
  
  13
  
  0.02×5n(NaOH)
  
  所以AlCl3消耗的NaOH为:n(NaOH)=3×0.02×5=0.3mol
  
  则MgCl2所消耗的NaOH为:0.14×5﹣0.3=0.4mol
  
  由化学方程式(1)、(4)可得关系式:
  
  2NaOH~MgCl2~2HCl
  
  22
  
  0.4n(HCl)2
  
  所以镁所消耗的盐酸n(HCl)2=0.4mol
  
  再由(3)可求得过量的盐酸为:n(HCl)3=20×10-3×5=0.1mol
  
  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)
  
  =(0.3mol+0.4mol+0.1mol)/(100×10-3L)
  
  =8mol/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

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