Question

19．為測定鎂鋁合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)，取一定質(zhì)量的樣品，完全溶于500mL稀硫酸中，并向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積關(guān)系如圖所示．
（1）合金中鎂的質(zhì)量分數(shù)是40%；
（2）所用NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度是5mol/L，所用硫酸的物質(zhì)的量濃度是1mol/L．

Answer 1

分析 由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，從20mL到200mL，生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃，當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)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）根據(jù)Mg、Al原子守恒計算各自物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算各自質(zhì)量，進而計算Mg的質(zhì)量分數(shù)；
（2）從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，根據(jù)方程式計算消耗NaOH的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算NaOH溶液的濃度；
消耗200mLNaOH溶液時，沉淀到達最大值，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），進而計算硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，從20mL到200mL，生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃，當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，發(fā)生反應(yīng)：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)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）由元素守恒可知n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.15mol，m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，m（Al）=0.2mol×27g/mol=5.4g，則Mg的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{3.6g}{3.6g+5.4g}$×100%=40%，
故答案為：40%；
故m（Mg）=0.15mol×24g/mol=3.6g，m（Al）=0.2mol×27g/mol=5.4g，
（2）由上述分析可知，從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，根據(jù)方程式可知n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，則c（NaOH）=$\frac{0.2mol}{0.24L-0.2L}$=5mol/L，
沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$×0.2L×5mol/L=0.5mol，n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=0.5mol，則c（H₂SO₄）=$\frac{0.5mol}{0.5L}$=1mol/L，
故答案為：5mol/L；1mol/L．

點評 本題以圖象題的形式考查混合物計算、鎂鋁的重要化合物性質(zhì)，明確各階段發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，注意利用守恒法進行的計算，題目難度中等．