Question

20．將一定量的鎂鋁合金投入250mL稀硫酸中，固體全部溶解．待反應(yīng)完全后，向所得溶液中逐滴加入濃度為5mol/L的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，回答下列問題：
（1）當加入NaOH溶液的體積小于40mL時發(fā)生的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O；，當加入NaOH溶液的體積大于200mL時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）由圖可知合金中含Al的物質(zhì)的量為0.2mol，Mg的質(zhì)量為2.4g．
（3）原稀硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為2mol/L．

Answer 1

分析 由圖象可知，從開始至加入40mLNaOH溶液沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，此時發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；當V（NaOH溶液）=200mL時，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）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），則n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×5mol/L×0.2L=0.5mol，根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算出硫酸的濃度；
從200mL開始NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積為：240mL-200mL=40mL=0.04L，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：5mol/L×0.04L=0.2mol，根據(jù)反應(yīng)可知沉淀中氫氧化鋁的物質(zhì)的量為0.2mol；生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃總共消耗（200-40）mL=160mL=0.16L氫氧化鈉溶液，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：5mol/L×0.16L=0.8mol，其中生成0.2mol氫氧化鋁消耗了0.6mol氫氧化鈉，則生成氫氧化鎂消耗的氫氧化鈉為：0.8mol-0.6mol=0.2mol，則氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，再結(jié)合質(zhì)量守恒計算出合金中Al、Mg的物質(zhì)的量、質(zhì)量．

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(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；當V（NaOH溶液）=200mL時，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）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），則n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×5mol/L×0.2L=0.5mol；
從200mL開始NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉溶液體積為：240mL-200mL=40mL=0.04L，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：5mol/L×0.04L=0.2mol，根據(jù)反應(yīng)可知沉淀中氫氧化鋁的物質(zhì)的量為0.2mol；生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃總共消耗（200-40）mL=160mL=0.16L氫氧化鈉溶液，消耗NaOH的物質(zhì)的量為：5mol/L×0.16L=0.8mol，其中生成0.2mol氫氧化鋁消耗0.6mol氫氧化鈉，則生成氫氧化鎂消耗的氫氧化鈉：0.8mol-0.6mol=0.2mol，故氫氧化鎂的物質(zhì)的量為：0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，
（1）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(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，離子反應(yīng)為：H⁺+OH^-=H₂O；
當加入NaOH溶液的體積大于200mL時，由圖象可知，這是溶解Al（OH）₃，離子反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）根據(jù)分析可知，沉淀達到最大時生成了0.2molAl（OH）₃，0.1molMg（OH）₂，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，原合金中含有Al的物質(zhì)的量為0.2mol；
含有金屬Mg的物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量為：24g/mol×0.1mol=2.4g，
故答案為：0.2mol；2.4g；
（3）沉淀量最大時溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時：n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），則n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×5mol/L×0.2L=0.5mol，加入的硫酸的濃度為：c（H₂SO₄）=$\frac{0.5mol}{0.25L}$=2mol/L，
故答案為：2mol/L．

點評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確圖象中曲線變化的含義為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．