Question

4．把一塊鎂鋁合金投入到1mol/L HCl溶液里，待合金完全溶解后，再往溶液里加入1mol/L NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量隨加入NaOH溶液體積變化的關(guān)系如圖所示．下列說法中錯誤的是（　�。�

• A． HCl溶液的體積為80mL
• B． a的取值范圍為0≤a＜50
• C． 當(dāng)a值為30時，b值為0.01
• D． $\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值為2.5

Answer 1

分析 根據(jù)圖可知，首先發(fā)生的反應(yīng)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^-=AlO₂^-+2H₂O，從橫坐標(biāo)80mL到90mL這段可以求出n[Al（OH）₃]=0.01mol，則n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.01mol，所以Al³⁺消耗的NaOH溶液的體積為$\frac{0.01mol×3}{1mol/L}$=0.03L=30mL．
A．沉淀量最大時，溶液溶質(zhì)為NaCl，此時加入1mol/L NaOH溶液的體積為80mL，根據(jù)氯離子、鈉離子守恒可知n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH），再結(jié)合V=$\frac{n}{c}$計算HCl溶液的體積；
B．合金的組成可以采用極限假設(shè)法，當(dāng)金屬全部是鋁時剩余的酸最多，a的值最大，據(jù)此判斷a得取值范圍．
C．a(chǎn)=30時，和Mg²⁺反應(yīng)的NaOH溶液為20mL，此時n（Mg²⁺）=0.01mol，b為氫氧化鎂與氫氧化鋁之和，b=n（Mg²⁺）+n（Al³⁺）．
D．當(dāng)a=0時，沉淀中Mg（OH）₂物質(zhì)的量最大，進而合金中金屬鎂的最大量，據(jù)此計算該合金中兩元素物質(zhì)的量之比的最大值．

解答 根據(jù)圖可知，首先發(fā)生的反應(yīng)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^-=AlO₂^-+2H₂O，從橫坐標(biāo)80mL到90mL這段可以求出n[Al（OH）₃]=0.01mol，則n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.01mol，所以Al³⁺消耗的NaOH溶液的體積為$\frac{0.01mol×3}{1mol/L}$=0.03L=30mL．
A．沉淀量最大時，溶液溶質(zhì)為NaCl，此時加入1mol/L NaOH溶液的體積為80mL，根據(jù)氯離子、鈉離子守恒可知n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH），所以V（HCl）×1mol/L=1mol/L×80mL，所以V（HCl）=80mL，故A正確；
B．假設(shè)鹽酸溶解金屬后不剩，這種情況下，酸恰好與合金反應(yīng)完全，即a=0，通過極值法，當(dāng)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(shè)不成立，最大值是不存在的，所以的取值范圍為 0≤a＜50，故B正確；
C．a(chǎn)=30時，和Mg²⁺反應(yīng)的NaOH溶液為（80-30-30）mL=20mL，此時n（Mg²⁺）=1mol/L×0.02L×$\frac{1}{2}$=0.01mol，b=n（Mg²⁺）+n（Al³⁺）=0.02mol，故C錯誤；
D．當(dāng)a=0時，沉淀中Mg（OH）₂物質(zhì)的量最大，沉淀最大時消耗n（NaOH）=0.08L×1mol/L=0.08mol，故根據(jù)氫氧根守恒，Mg（OH）₂物質(zhì)的量最大值=$\frac{0.08mol-0.01mol×3}{2}$=0.025mol，即合金中Mg的最大物質(zhì)的量為0.025mol，故該合金中鎂鋁物質(zhì)的量之比$\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值為$\frac{0.025mol}{0.01mol}$=2.5，故D正確，
故選：C．

點評 本題考查鎂鋁及其化合物的性質(zhì)、混合物計算，清楚各階段發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，注意利用極限法進行解答，難度較大．