Question

一定質量的Mg、Al合金均分為兩等份，一份加入足量的4mol/L的NaOH溶液，充分反應后，生成標準狀況下的H₂6.72L；另一份加入5mol/L的鹽酸200mL中，金屬完全溶解后，再向所得溶液中逐漸加入4mol/L NaOH溶液，當加入50mL時開始出現沉淀．（要求寫出計算過程）
試求：
（1）每一份合金中Al和Mg的質量各多少克？
（2）需再加入多少體積該NaOH溶液時沉淀量達到最大？

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,鎂的化學性質,鋁的化學性質

專題：計算題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）根據n=

V

Vm

計算出標況下6.72L氫氣的物質的量，Mg、Al合金中進入氫氧化鈉溶液，只有鋁與NaOH反應生成氫氣，據此結合氫氣的量計算出每一份合金中鋁的物質的量；再根據另一份合金中鎂和鋁消耗的鹽酸的總物質的量、鋁消耗的鹽酸的物質的量Al～HCl及反應關系式計算出鎂的物質的量，然后根據m=nM計算出每一份合金中含有鋁和鎂的質量；
（2）當鋁離子恰好生成氫氧化鋁沉淀時生成的沉淀質量最大，根據質量守恒計算出消耗氫氧化鈉的物質的量，再根據V=

n

c

計算出需要消耗氫氧化鈉溶液的體積．

解答： 解：（1）標準狀況下6.72L氫氣的物質的量為：n（H₂）=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，根據反應關系式2Al～3H₂可知，生成0.3mol氫氣需要消耗金屬鋁的物質的量為：0.3mol×

2

3

=0.2mol，即每一份合金中含有0.2molAl；
5mol/L的鹽酸200mL中含有氯化氫的物質的量為：n（HCl）=5mol/L×0.2L=1mol，
向所得溶液中逐漸加入4mol/L NaOH溶液，當加入50mL時開始出現沉淀，說明金屬鎂和鋁與鹽酸反應后剩余的氯化氫的物質的量為：4mol/L×0.05L=0.2mol，
另一份合金中Mg、Al消耗的氯化氫的物質的量為：1mol-0.2mol=0.8mol，根據反應關系式Al～HCl可知鋁消耗的氯化氫為：0.2mol×3=0.6mol，則Mg消耗的氯化氫的物質的量為：0.8mol-0.6mol=0.2mol，根據反應關系式Mg～2HCl可知，每一份合金中含有Mg的物質的量為：0.2mol×

1

2

=0.1mol，
每一份合金中含有Al的質量為：m（Al）=27g/mol×0.2mol=5.4g，含有Mg的質量為：m（Mg）=27g/mol×0.1mol=2.4g，
答：每一份合金中Al和Mg的質量分別為5.4g、2.4g；
（2）根據質量守恒，溶液中含有0.2mol鋁離子、0.1mol鎂離子，根據關系式2NaOH～Mg（OH）₂、3NaOH～Al（OH）₃可知，若使沉淀達到最大，需消耗氫氧化鈉的物質的量為：n（NaOH）=0.2mol×3+0.1mol×2=0.8mol，
需要消耗4mol/L的氫氧化鈉溶液的體積為：

0.8mol

4mol/L

=0.2L=200mL，
答：需再加入200mL該NaOH溶液時沉淀量達到最大．

點評：本題考查了有關混合物的計算，題目難度中等，明確金屬鎂、鋁與氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液的反應原理為解答本題的關鍵，本題計算過程稍復雜，充分培養了學生的分析、理解能力及化學計算能力．