Question

18．將一定質(zhì)量的鎂鋁合金投入200mL一定濃度的硫酸中，合金完全溶解．向所得溶液中滴加濃度為10mol/L的KOH溶液，生成的沉淀跟加入的KOH溶液的體積關(guān)系如圖所示．（橫坐標(biāo)體積單位是mL，縱坐標(biāo)質(zhì)量單位是g）求：

（1）合金中Mg的質(zhì)量2.4g；
（2）所用硫酸的物質(zhì)的量濃度4mol/L．
（3）m₁=21.4g．

Answer 1

分析 由圖象可知，從開始至加入KOH溶液80mL，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；當(dāng)V（KOH溶液）=160mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時溶液中溶質(zhì)為K₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（K₂SO₄）等于160mL氫氧化鉀溶液中含有的n（KOH）的0.5倍；從160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（KOH溶液）=180mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，溶解氫氧化鋁消耗了20mLKOH溶液，根據(jù)反應(yīng)KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O可計算出氫氧化鋁的物質(zhì)的量，再結(jié)合鋁元素守恒可知生成氫氧化鋁沉淀消耗KOH的量，從而可知生成氫氧化鎂消耗KOH的物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)可計算出氫氧化鎂的物質(zhì)的量，據(jù)此進(jìn)行計算．

解答 解：由圖象可知，從開始至加入KOH溶液80mL，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；當(dāng)V（KOH溶液）=160mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時溶液中溶質(zhì)為K₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（K₂SO₄）等于160mL氫氧化鉀溶液中含有的n（KOH）的0.5倍；從160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（KOH溶液）=180mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，
（1）溶解氫氧化鋁消耗了20mLKOH溶液，消耗氫氧化鉀的物質(zhì)的量為：10mol/L×0.02L=0.2mol，根據(jù)反應(yīng)KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O及質(zhì)量守恒定律可知n（Al）=n[Al（OH）₃]=n（KOH）=0.2mol，生成0.2mol氫氧化鋁消耗了0.6molKOH，則生成氫氧化鎂沉淀消耗氫氧化鉀的物質(zhì)的量為：（0.16L-0.08L）×10mol/L-0.06mol=0.2mol，則生成氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：n[Mg（OH）₂）]=$\frac{1}{2}$n（KOH）=0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知合金中含有0.1molMg，含有鎂的質(zhì)量為：24g/mol×0.1mol=2.4g，
故答案為：2.4；
（2）加入160mL氫氧化鉀溶液時，沉淀達(dá)到最大，此時溶質(zhì)為硫酸鉀，則n（H₂SO₄）=n（K₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（KOH）=$\frac{1}{2}$×（10mol/L×0.16L）=0.8mol，
則所用硫酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，
故答案為：4；
（3）根據(jù)以上計算可知，生成沉淀中含有0.2mol氫氧化鋁、0.1mol氫氧化鎂，則生成沉淀的最大值為：78g/mol×0.2mol+58g/mol×0.1mol=21.4g，即m₁=21.4，
故答案為：21.4．

點(diǎn)評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算、鎂和鋁的性質(zhì)，題目難度中等，明確圖象曲線變化對應(yīng)反應(yīng)實質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計算中的應(yīng)用方法．