用守恒法解有关镁、铝和铁的计算题

有关金属的计算题，解题方法有多种，其中最重要的一种是守恒法，这种方法常常能快速，准确地解出较难的计算题！
　　
　　一、得失电子守恒与终态法结合
　　
　　例1：将5.1g镁和铝投入500ml2mol/L的盐酸中，生成氢气0.5g，金属完全溶解：再加入4mol/L的NaOH溶液，
　　
　　(1)若要使生成的沉淀最多，则应加入NaOH溶液的体积是（）
　　
　　A.200mlB.250mlC.425mlD.560ml
　　
　　解析：要使生成的沉淀最多，Mg2+和Al3+全部生成Mg(OH)2和Al(OH)3沉淀，溶液中溶质只含NaCl，据Na+与Cl-守恒有500×2=4×V（NaOH），所以V（NaOH）=250ml。
　　
　　(2)生成沉淀的质量最多是（）
　　
　　A.22.1gB.8.5gC.10.2gD.13.6g
　　
　　解析：从始态（金属镁和铝）到终态（Mg(OH)2和Al(OH)3）沉淀，固体增加的质量为OH-的质量，只要计算出OH-的物质的量即可，而OH-的物质的量等于反应中转移的电子的物质的量，因反应中生成氢气0.5g，所以转移的电子的物质的量为氢气物质的量的2倍，即0.5mole，答案为D。
　　
　　例2：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）
　　
　　解析：剩余金属1.8g只可能是Al（因钾要与水反应），钾与水反应生成KOH和H2，KOH再与Al反应（因金属Al有剩余，所以生成的KOH完全反应），
　　
　　2K+2H2O=2KOH+H2↑①
　　
　　2KOH+2H2O+2Al=2NaAlO2+3H2↑②
　　
　　①+②得：2K+2Al+4H2O=2NaAlO2+4H2↑
　　
　　有关系式金属质量～～～氢气体积（标准状况下）
　　
　　66g44.8L
　　
　　V(H2)V(H2)=8.96L
　　
　　（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？
　　
　　解析：据Al守恒有关系式：Al～～～～Al(OH)3可计算生成沉淀的质量。
　　
　　要使生成的沉淀最多，Al3+全部生成Al(OH)3沉淀，溶液中溶质只含K2SO4溶质，据K+与SO42-守恒有关系式
　　
　　2K～～～～H2SO4
　　
　　2mol1mol
　　
　　0.2mol4×V（H2SO4）
　　
　　V（H2SO4）=25ml
　　
　　（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溶液的体积是多少？
　　
　　解析：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(SO42-)=3n(Al3+)+n(K+)，所以有n(H2SO4)=3/2n(Al)+1/2n(K)答案为100ml。
　　
　　二、电荷守恒的运用
　　
　　例3：将K2SO4和Al2(SO4)3和KAl(SO4)2三种混合溶液加H2SO4酸化。测得
　　
　　C(SO42-)=0.105mol/L，C(Al3+)=0.055mol，pH=2.0(假设H2SO4完全电离为H+和SO42-)
　　
　　则C（K+）为：
　　
　　A.0.045mol/LB.0.035mol/LC.0.055mol/LD.0.040mol/L
　　
　　解析：因pH=2.0所以C（H+）=0.01mol/L，C（OH-）很小，忽略不计。根据电荷守恒有：C(K+）+3C(Al3+)+C（H+）=2C(SO42-)解之：C(K+）=0.035mol/L

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