Question

將一定質(zhì)量的鎂和鋁混合物投入200mL稀硫酸中，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(zhì)的量與加入的NaOH溶液體積的變化關(guān)系如圖所示．請回答下列問題：
（1）鎂和鋁的總質(zhì)量為多少克？
（2）氫氧化鈉溶液的濃度為多少？
（3）稀硫酸的濃度為多少？

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時(shí)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(dāng)V（NaOH溶液）=200mL時(shí)，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(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時(shí)，沉淀不再減少，此時(shí)全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大時(shí)，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(jì)算各自物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算；
（2）從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，根據(jù)方程式計(jì)算消耗NaOH的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算NaOH溶液的濃度；
（3）消耗200mLNaOH溶液時(shí)，沉淀到達(dá)最大值，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時(shí)n（Na₂SO₄）=

1

2

n（NaOH），進(jìn)而計(jì)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(shí)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(dāng)V（NaOH溶液）=200mL時(shí)，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(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時(shí)，沉淀不再減少，此時(shí)全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大時(shí)，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，n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，所以鎂和鋁的總質(zhì)量為0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，
答：鎂和鋁的總質(zhì)量為9g．
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）=

0.2mol

0.24L-0.2L

=5mol/L，
答：氫氧化鈉溶液的濃度為5mol/L；
（3）沉淀量最大，此時(shí)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(shí)n（Na₂SO₄）=

1

2

×0.2L×5mol/L=0.5mol，n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=0.5mol，則c（H₂SO₄）=

0.5mol

0.2L

=2.5mol/L，
答：該硫酸的濃度為2.5mol/L．

點(diǎn)評：本題以圖象題的形式考查混合物計(jì)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(jìn)行的計(jì)算，題目難度中等．