Question

3．將5.1g鎂鋁合金溶于60mL 5.0mol•L^-1H₂SO₄溶液中，完全溶解后再加入65mL10.0mol•L^-1的NaOH溶液，得到沉淀的質(zhì)量為9.7g，繼續(xù)滴加NaOH溶液時(shí)沉淀會(huì)減少．
（1）當(dāng)加入60mLNaOH溶液時(shí)，可使溶液在硫酸中的Mg²⁺和Al³⁺恰好完全沉淀．
（2）計(jì)算合金溶于硫酸時(shí)所產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積．

Answer 1

分析 所發(fā)生的反應(yīng)為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄，Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄，
（1）當(dāng)鎂離子、鋁離子完全沉淀時(shí)，反應(yīng)后溶質(zhì)為硫酸鈉，根據(jù)硫酸的物質(zhì)的量及質(zhì)量守恒計(jì)算出氫氧化鈉的物質(zhì)的量，然后根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算出需要?dú)溲趸�鈉溶液的體積；
（2）根據(jù)（1）可計(jì)算出溶解的氫氧化鋁的物質(zhì)的量，從而可知鎂離子、鋁離子完全轉(zhuǎn)化成沉淀時(shí)的總質(zhì)量，然后設(shè)出合金中鎂、鋁的物質(zhì)的量，分別根據(jù)總質(zhì)量、設(shè)出沉淀的質(zhì)量列式計(jì)算即可．

解答 解：所發(fā)生的反應(yīng)為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄，
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄，
（1）n（H₂SO₄）=0.06L×5mol/L=0.3mol，當(dāng)硫酸中的Mg和Al恰好完全沉淀時(shí)，溶液成分為Na₂SO₄，
此時(shí)n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×0.3mol=0.6mol，
所以V（NaOH）=$\frac{0.6mol}{10mol/L}$=0.06L=60mL，
故答案為：60；
（2）當(dāng)加入60mlNaOH溶液時(shí)，鎂鋁恰好沉淀，當(dāng)加入n（NaOH）=0.065L×10mol/L=0.65mol時(shí)，
NaOH過量的物質(zhì)的量為：0.65mol-0.6mol=0.05mol，發(fā)生反應(yīng)為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
則溶解的n（Al（OH）₃）=0.05mol，m[Al（OH）₃]=0.05mol×78g/mol=3.9g，
所以硫酸中的Mg和Al恰好完全沉淀的質(zhì)量應(yīng)為：3.9g+9.7g=13.6g，
設(shè)混合物中含有xmolMg，ymolAl，則
$\left\{\begin{array}{l}{24x+27y=5.1}\\{58x+78y=13.6}\end{array}\right.$，
解得：x=0.1、y=0.1，
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑
0.1mol         0.1mol
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
0.1mol             0.15mol
n（H₂）=0.1mol+0.15mol=0.25mol，
產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為：V（H₂）=0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
答：合金溶于硫酸時(shí)所產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的休積為5.6L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物的計(jì)算，題目難度中等，正確判斷加入65mL10.0mol•L^-1的NaOH溶液所反應(yīng)的程度為解答該題的關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算能力．