Question

將一定質(zhì)量的鎂鋁混合物投入200mL硫酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量n與加入NaOH溶液的體積V（ml）的變化如圖所示，
按要求填寫：（1）鎂和鋁的總質(zhì)量為

 

g．
（2）最初20mL NaOH溶液的作用是

 

．
（3）硫酸的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（4）生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：圖示題

分析：（1）從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，由元素守恒可知金屬鎂和鋁物質(zhì)的量，進而計算質(zhì)量即可．
（2）根據(jù)圖象發(fā)現(xiàn)最初20mL NaOH溶液并沒有產(chǎn)生沉淀，說明原來溶液中還剩硫酸，氫氧化鈉的作用是中和過量的硫酸；
（3）溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的

1

2

倍，據(jù)此計算硫酸的物質(zhì)的量，進而計算濃度大小；
（4）根據(jù)以上分析，由元素守恒可知金屬鎂和鋁物質(zhì)的量分別為0.15mol和0.2mol，又硫酸過量所以鎂鋁全部反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒進行計算．

解答： 解：（1）由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，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（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，由元素守恒可知n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.15mol，所以鎂和鋁的總質(zhì)量為0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，故答案為：9；
（2）根據(jù)圖象發(fā)現(xiàn)最初20mL NaOH溶液并沒有產(chǎn)生沉淀，說明原來溶液中硫酸過量，氫氧化鈉的作用是中和過量的硫酸，故答案：中和過量的硫酸；
（3）沉淀量最大時為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）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的

1

2

倍，所以n（Na₂SO₄）=

1

2

×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的濃度為

0.5mol

0.2L

=2.5mol/L，故答案為：2.5mol/L；
（4）根據(jù)以上分析，由元素守恒可知金屬鎂和鋁物質(zhì)的量分別為0.15mol和0.2mol，根據(jù)得失電子守恒氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

0.15×2+0.2×3

2

×22.4L=10.08L，故答案：10.08L．

點評：本題考查鎂鋁的重要化合物及計算，為高頻考點，把握圖象各階段的物質(zhì)的量的關(guān)系及各階段的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意反應(yīng)的先后順序及利用守恒計算，側(cè)重分析與計算能力的考查，題目難度中等．