Question

Ⅰ．把一定質量的鎂、鋁混合物投入到1mol?L^-1的鹽酸中，待金屬完全溶解后，向溶液中加入1mol?L^-1的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量與加入氫氧化鈉溶液的體積關系如圖．則：
（1）金屬鋁的質量為

 

g．
（2）a的取值范圍是

 

 mL．
（3）

n(Mg)

n(Al)

的最大值是

 

．
Ⅱ．濃度分別為1mol/L的硫酸、氫氧化鈉溶液各200mL分別放在甲、乙兩燒杯中，各加等質量的鋁，生成氫氣的體積比為8：9，則甲、乙兩燒杯中加入的鋁的物質的量為

 

．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,有關范圍討論題的計算

專題：圖示題

分析：Ⅰ．（1）根據氫氧化鈉的體積在80至90ml段內，所有的氫氧化鈉用于溶解氫氧化鋁，根據氫氧化鈉的量確定氫氧化鋁的量，根據原子守恒確定金屬鋁的量；
（2）合金的組成可以采用極限假設法，當金屬全部是金屬鋁時剩余的酸最多，a的值最大來判斷a得取值范圍；
（3）根據圖象中消耗的氫氧化鈉的量確定合金中金屬鎂的最大量，進而確定該合金中兩元素物質的量之比的最大值；
Ⅱ．利用討論法和端值法解答，若等物質的量的鋁反應，生成氣體為1：1，而題中為8：9，所以第一份鋁剩余；而酸或堿都反應，生成氣體為2：3，即4：6，而題中為8：9，所以第二份堿不能都反應，據此分析根據濃度分別為1mol/L的硫酸、氫氧化鈉溶液各200mL結合方程式進行解答．

解答： 解：（1）根據圖可知，首先發(fā)生的反應是中和過量的酸：H⁺+OH^-=H₂O，然后是沉淀兩種金屬離子：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺⁺3OH^-=Al（OH）₃↓，最后是Al（OH）₃的溶解：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，從橫坐標80mL到90mL這段可以求出n（Al（OH）₃）=0.01mol，則n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.01mol，即為0.27g，
故答案為：0.27；
（2）假設鹽酸溶解金屬后不剩，這種情況下，酸恰好與合金反應完全，即a=0，通過極值法，當合金中完全是鋁時，因為沉淀Al³⁺需要NaOH溶液的體積為30mL，從圖可知，中和過量的酸所消耗的堿液體積最大為50mL，但是假設不成立，最大值是不存在的，所以的取值范圍為 0≤a＜50，
故答案為：0≤a＜50；  
（3）n（Al）=n（Al（OH）₃）=1mol?L^-1×0.01L=0.01mol，所以沉淀Al³⁺需要的OH^-為0.03mol，即NaOH溶液的體積為30mL，鎂離子和鋁離子沉淀完全消耗的堿的體積為80-a，若假設鹽酸不剩，所以沉淀Mg²⁺需要NaOH溶液的體積最大值為50mL，求出n （Mg）的最大值為0.025mol，所以該合金中鎂鋁兩元素物質的量之比的最大值為2.5，
故答案為：2.5；
Ⅱ．發(fā)生反應有：2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
討論：（1）若酸堿均過量，則產生的氫氣取決于鋁，鋁的質量相同，所以氫氣相等1：1；
（2）若酸堿均不夠，產生的氫氣取決于酸堿，根據方程式，酸堿產生的比值為2：3；
（3）現在的比值是8：9，比值處于 2：3和1：1之間，由于鋁消耗硫酸量大于堿，此時鋁對于酸過量而對于堿不足；
假設加入鋁的物質的量為x，濃度分別為1mol/L的硫酸、氫氧化鈉溶液各200mL，物質的量都為0.2mol，則
2Al+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂↑；
     3                  3
      0.2mol           0.2mol
兩燒杯中，生成的氣體體積比為甲：乙=8：9；所以鋁和堿反應生成氫氣的量為：

9

40

mol，且鋁不足，
2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，
2                       3
x                      

9

40

mol                    
x=

3

20

mol
故答案為：

3

20

mol；

點評：本題考查混合物的有關計算及鎂、鋁的化學性質等，明確發(fā)生的化學反應及反應與圖象的對應關系是解答本題的關鍵，注意利用元素守恒的思想、注意鋁與酸、堿反應的量的問題，用端值法求解，題目難度中等．