Question

14．某學(xué)生課外興趣小組為了測(cè)定鎂鋁合金中鋁的含量，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)．將合金3.0克投入到足量的100mL 1.5mol•L^-1的燒堿溶液中，充分反應(yīng)后分離出未反應(yīng)的鎂，然后在溶液中滴加1.0mol•L^-1的鹽酸，加入鹽酸的體積與得到沉淀的數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	加入鹽酸的體積	沉淀質(zhì)量
1	60mL	0
2	80mL	0.78g
3	180mL	5.46g

（1）開(kāi)始沉淀時(shí)加入的鹽酸體積必須大于70 mL；若得到沉淀的量最大時(shí)，加入的鹽酸體積為150mL．
（2）合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%．

Answer 1

分析 （1）開(kāi)始沉淀時(shí)加入鹽酸的體積必須大于中和過(guò)量燒堿消耗的鹽酸的體積；加入的鹽酸先中和過(guò)量燒堿，然后與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，當(dāng)與偏鋁酸鈉反應(yīng)的鹽酸和與鋁反應(yīng)消耗的燒堿的物質(zhì)的量相等時(shí)沉淀最大，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，前60ml鹽酸是中和過(guò)量的氫氧化鈉的．0.78g沉淀是0.01mol，所以根據(jù)方程式H⁺+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓可知需要鹽酸是0.01mol，其體積是10ml，得到開(kāi)始沉淀時(shí)加入的鹽酸體積，當(dāng)沉淀最大時(shí)，溶液中氯元素守恒計(jì)算；
（2）生成的氫氧化鋁是（0.15L-0.07L）×1.0mol/L=0.08mol，則鋁的質(zhì)量是0.08mol×27g/mol=2.16g，計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)2中數(shù)據(jù)計(jì)算，加入鹽酸中氫離子的物質(zhì)的量為1.0mol/L×0.08L=0.08mol，生成0.78g氫氧化鋁的物質(zhì)的量為0.01mol，由AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓可知，消耗氫離子0.01mol，則其余的0.07mol氫離子用于中和0.07mol的過(guò)量氫氧化鈉，因此剛開(kāi)始生成沉淀時(shí)加入的鹽酸的體積必須大于70ml，根據(jù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)2中數(shù)據(jù)計(jì)算，加入鹽酸中氫離子的物質(zhì)的量為1.0mol/L×0.08L=0.08mol，生成0.78g氫氧化鋁的物質(zhì)的量為0.01mol，由AlO₂^-+H⁺+H₂O=
Al（OH）₃↓可知，消耗氫離子0.01mol，則其余的0.07mol氫離子用于中和0.07mol的過(guò)量氫氧化鈉，因此剛開(kāi)始生成沉淀時(shí)加入的鹽酸的體積必須大于70ml；與合金中鋁反應(yīng)的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.1L×1.5mol/L-0.07mol=0.08mol，當(dāng)與偏鋁酸鈉反應(yīng)的鹽酸和與鋁反應(yīng)消耗的燒堿的物質(zhì)的量相等時(shí)沉淀最大，因此若得到沉淀的量最大時(shí)，加入的鹽酸的體積為70ml+80ml=150ml，
故答案為：70，150；
（2）生成的氫氧化鋁是（0.15L-0.07L）×1.0mol/L=0.08mol，則鋁的質(zhì)量是0.08mol×27g/mol=2.16g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{2.16}{3.0}×100%=72%$，
故答案為：72%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了Al及其重要化合物的性質(zhì)、計(jì)算，難度中等，把握加入的鹽酸先中和過(guò)量燒堿，然后與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，當(dāng)與偏鋁酸鈉反應(yīng)的鹽酸和與鋁反應(yīng)消耗的燒堿的物質(zhì)的量相等時(shí)沉淀最大是解題的關(guān)鍵．