Question

將一定質量的鎂鋁合金樣品全部溶于100mL某濃度的鹽酸中．向所得溶液中滴加5.0mol/L的NaOH溶液，生成沉淀質量與加入的NaOH溶液體積關系如圖所示．求：
（1）寫出圖中每個階段的離子反應方程式，0至20mL

H⁺+OH^-═H₂O

，20mL至160mL時，

Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓

，160mL至V₁ mL時，

Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O

．
（2）合金中Mg和Al的質量分別為多少克？（寫出計算過程）
（3）鹽酸的物質的量濃度是多少？

Answer 1

分析：（1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：HCl+NaOH═NaCl+H₂O．
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為160mL時，沉淀量最大，鎂離子、鋁離子與氫氧根反應生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃．溶液為氯化鈉溶液．
再繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O；
（2）由圖可知，從加入20m氫氧化鈉溶液開始產生沉淀，加入氫氧化鈉溶液為160mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者質量之和為19.4g，
再繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀量開始減小，到沉淀量最小時，沉淀為Mg（OH）₂，質量為11.6g，
故到沉淀量最大時，Al（OH）₃的質量為19.4g-11.6g=7.8g，
由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）₃]，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]，再利用m=nM計算Al、Mg的質量；
（3）加入氫氧化鈉溶液為160mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液為氯化鈉溶液，根據(jù)鈉元素守恒此時溶液中n（NaCl）=n（NaOH），據(jù)此計算出n（HCl），再利用c=

n

V

計算鹽酸的物質的量濃度．

解答：解：（1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，該階段發(fā)生的反應離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O；
從20mL-160mL，繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀量增大，到氫氧化鈉溶液為160mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，該階段反應離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；
再繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀溶解，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
故答案為：H⁺+OH^-═H₂O；Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（2）滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者質量之和為19.4g，溶液為氯化鈉溶液．
再繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀量開始減小，到沉淀量最小時，沉淀為Mg（OH）₂，質量為11.6g，
故到沉淀量最大時Al（OH）₃的質量為19.4g-11.6g=7.8g．
由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）₃]=

7.8g

78g/mol

=0.1mol，
所以m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=

11.6g

58g/mol

=0.2mol，
所以m（Mg）=0.2mol×24g/mol=4.8g，
答：混合物中m（Mg）=4.8g，m（Al）=2.7g．
（3）加入氫氧化鈉溶液為160mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液為氯化鈉溶液，
根據(jù)鈉元素守恒此時溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.16L×5mol/L=0.8mol，
根據(jù)氯元素守恒n（HCl）=0.8mol，
故鹽酸的物質的量濃度為

0.8mol

0.1L

=8mol/L，
答：鹽酸的物質的量濃度是8mol/L．

點評：本題以圖象題的形式考查鎂鋁化合物性質、混合物的計算，題目難度中等，分析圖象各階段的發(fā)生的反應是解題關鍵，注意利用守恒思想進行計算．