Question

20．將一定質(zhì)量的鎂鋁合金投入100mL一定濃度的鹽酸中，合金完全溶解．向所得溶液中滴加濃度為5mol•L^-1的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的體積關(guān)系如圖．（橫坐標(biāo)體積單位是mL，縱坐標(biāo)質(zhì)量單位是g）求：
（1）寫(xiě)出將固體混合物投入稀鹽酸中所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑；
（2）寫(xiě)出加入NaOH的體積為160～180mL時(shí)反應(yīng)的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（3）計(jì)算在反應(yīng)過(guò)程中放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為7.84；
（4）原固體混合物的質(zhì)量為7.5g；
（5）所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 由圖象可知，從開(kāi)始至加入NaOH溶液20mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當(dāng)V（NaOH溶液）=160mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，沉淀質(zhì)量為19.4g，溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉元素守恒可知此時(shí)n（NaCl）等于160mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）；從160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=180mL時(shí)，沉淀不再減少，此時(shí)全部為Mg（OH）₂，其質(zhì)量為11.6g，n（Mg（OH）₂）=$\frac{11.6g}{58g/mol}$=0.2mol，則沉淀量最大是Mg（OH）₂為11.6g，Al（OH）₃為19.4g-11.6g=7.8g，n（Al（OH）₃）=$\frac{7.8g}{78g/mol}$=0.1mol，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答 解：由圖象可知，從開(kāi)始至加入NaOH溶液20mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當(dāng)V（NaOH溶液）=160mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，沉淀質(zhì)量為19.4g，溶液中溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)鈉元素守恒可知此時(shí)n（NaCl）等于160mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）；從160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=180mL時(shí)，沉淀不再減少，此時(shí)全部為Mg（OH）₂，其質(zhì)量為11.6g，n（Mg（OH）₂）=$\frac{11.6g}{58g/mol}$=0.2mol，則沉淀量最大是Mg（OH）₂為11.6g，Al（OH）₃為19.4g-11.6g=7.8g，n（Al（OH）₃）=$\frac{7.8g}{78g/mol}$=0.1mol；由于從160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.1mol，氫氧化鈉的濃度為$\frac{0.1mol}{0.18L-0.16L}$=5mol/L，
（1）將固體混合物投入稀鹽酸中，所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式有：Mg與HCl反應(yīng)、Al與HCl反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式分別為2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，
故答案為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑；
（2）由圖象可知，從160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（3）混合物中含有0.2molMg、0.1molAl，根據(jù)電子守恒可知生成氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.2mol×2+0.1mol×3}{2}$=0.35mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.35mol氫氣的體積為：22.4L/mol×0.35mol=7.84L，
故答案為：7.84L；
（4）混合物中含有0.2molMg、0.1molAl，則混合物的質(zhì)量為：24g/mol×0.2mol+0.1mol×27g/mol=7.5g，
故答案為：7.5g；
（5）加入氫氧化鈉溶液為160mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)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(shí)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(zhì)的量濃度為$\frac{0.8mol}{0.1L}$=8mol/L，
答：所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度為8mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，明確圖象曲線對(duì)應(yīng)的反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．