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將一定質量的Mg和Al混合物投入400mL稀硫酸中,固體全部溶解并產生氣體.待反應完全后,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.計算:Mg和Al的總質量為
 
g; 硫酸的物質的量濃度為
 
;生成的H2物質的量為
 

考點:鎂、鋁的重要化合物,化學方程式的有關計算
專題:圖示題
分析:由圖象可知,從開始至加入NaOH溶液40mL,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)生的反應為:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O.當V(NaOH溶液)=400mL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0.7mol,溶液中溶質為Na2SO4,根據鈉元素守恒可知此時n(Na2SO4)等于400mL氫氧化鈉溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍.從400mL開始,NaOH溶解Al(OH)3,發(fā)生反應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0.3mol,所以沉淀量最大時,Mg(OH)2為0.3mol,Al(OH)3為0.7mol-0.3mol=0.4mol,所以該階段消耗n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.4mol,氫氧化鈉的濃度為
0.4mol
0.48L-0.4L
=5mol/L.
由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3],n(Mg)=n[Mg(OH)2],在根據m=nM計算各自的質量,進而計算金屬的總質量;
沉淀量最大,此時為Mg(OH)2和Al(OH)3,溶液中溶質為Na2SO4,根據鈉元素守恒可知此時n(NaOH)=2n(Na2SO4),根據硫酸根守恒n(H2SO4)=n(Na2SO4),再根據c=
n
V
計算;
根據電子轉移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg),據此計算n(H2).
解答: 解:由圖象可知,從開始至加入NaOH溶液40mL,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)生的反應為:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O.當V(NaOH溶液)=400mL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0.7mol,溶液中溶質為Na2SO4,根據鈉元素守恒可知此時n(Na2SO4)等于400mL氫氧化鈉溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍.從400mL開始,NaOH溶解Al(OH)3,發(fā)生反應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0.3mol,所以沉淀量最大時,Mg(OH)2為0.3mol,Al(OH)3為0.7mol-0.3mol=0.4mol,所以該階段消耗n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.4mol,氫氧化鈉的濃度為
0.4mol
0.48L-0.4L
=5mol/L.
由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3]=0.4mol,n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.3mol,故Mg和Al的總質量為0.4mol×27g/mol+0.3mol×24g/mol=18g,
沉淀量最大,此時為Mg(OH)2和Al(OH)3,溶液中溶質為Na2SO4,根據鈉元素守恒可知此時n(NaOH)=2n(Na2SO4)=0.4L×5mol/L=2mol,所以n(Na2SO4)=1mol,所以硫酸的濃度為
1mol
0.4L
=2.5mol/L,
由n(Al)=0.4mol,n(Mg)=0.3mol,根據電子轉移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3×0.4mol+2×0.3mol=1.8mol,所以n(H2)=0.9mol,
故答案為:18;2.5 mol/l;0.9mol.
點評:本題以圖象題的形式考查鎂鋁的重要化合物、混合物的有關計算,題目難度中等,注意分析圖象各階段發(fā)生的反應是解題關鍵,根據各階段的化學反應,利用守恒計算.
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