Question

將一定質量的鎂和鋁的混合物投入100ml鹽酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示．

（1）圖中20-200ml段發(fā)生的離子方程

 

（2）圖中200-240ml段發(fā)生的離子方程

 

（3）原混合物中鎂和鋁的質量比

 

（4）NaOH溶液的物質的量濃度為

 

 mol?L^-1
（5）生成的氫氣在標準狀況下的體積為

 

 L．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,離子方程式的有關計算

專題：

分析：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.35mol，溶液中溶質為NaCl，根據鈉元素守恒可知此時n（NaCl）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH），從200mL開始，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質的量為0.15mol，所以沉淀量最大時，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，
（1）圖中20-200ml段生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀；
（2）圖中200-240ml段氫氧化鋁溶解；
（3）根據以上分析以及鎂鋁元素守恒解答；
（4）n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，根據NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O計算；
（5）根據以上分析，由元素守恒可知金屬鎂和鋁物質的量分別為0.15mol和0.2mol，又鹽酸過量所以鎂鋁全部反應，根據得失電子守恒進行計算．

解答： 解：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.35mol，溶液中溶質為NaCl，根據鈉元素守恒可知此時n（NaCl）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH），從200mL開始，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質的量為0.15mol，所以沉淀量最大時，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，
（1）由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H⁺+OH^-=H₂O，200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，反應為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，
故答案為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；
（2）氫氧化鋁具有兩性，能溶解在氫氧化鈉中，離子反應為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，m（Al）=0.2mol×27g/mol=5.4g；n[Mg（OH）₂]=0.15mol，所以m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，原混合物中鎂和鋁的質量比3.6g：
5.4g=2：3，
故答案為：2：3；
（4）n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，需氫氧化鈉0.2mol，氫氧化鈉溶液體積為40mL，所以Na0H溶液的物質的量濃度為c=

n

v

=

0.2mol

0.04L

=5mol/L，
故答案為：5；
（5）根據以上分析，由元素守恒可知金屬鎂和鋁物質的量分別為0.15mol和0.2mol，根據得失電子守恒氫氣在標準狀況下的體積為

0.15×2+0.2×3

2

×22.4L=10.08L，故答案：10.08．

點評：本題考查鎂鋁的重要化合物、化學計算，以圖象題的形式考查，題目難度中等，注意分析圖象各階段的物質的量的關系，根據各階段的化學反應，利用守恒計算．