Question

5．把一塊鎂鋁合金投入到過量1mol/L HCl溶液里，待合金完全溶解后，往溶液里加入1mol/L NaOH溶液，生成沉淀的物質的量隨加入NaOH溶液體積變化的關系如下圖A所示．下列說法中不正確的是（　　）

• A． a的取值范圍為 0≤a＜50
• B． $\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值為2.5
• C． 若將關系圖改為B圖時，則a的取值范圍為80＜a＜90
• D． 若將關系圖改為C圖時，則a的取值范圍為75＜a＜90

Answer 1

分析 A．根據第三階段的反應確定鋁離子的物質的量，假設只有鋁離子時，根據消耗的氫氧化鈉來確定a的取值范圍；
B．根據第三階段的反應確定鋁離子的物質的量，所以鋁離子生成氫氧化鋁所需的氫氧化鈉的物質的量一定，根據a的取值判斷鎂的物質的量；
C．采用極值法計算，當沒有鋁離子時，a值最小，當生成的沉淀全部是氫氧化鋁時，a值最大；
D．采用極值法計算，當沒有鋁離子時，a值最大，當生成的沉淀全部是氫氧化鋁時，a值最小．

解答 解：A．第三階段，氫氧化鋁溶解Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，因為此時消耗NaOH10mL，所以n（Al³⁺）=0.01mol；第二階段，氫氧化鋁沉淀Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，該過程需要NaOH0.03mol，體積為30mL，假設無Mg²⁺，a=50，而實際存在Mg²⁺，當沒有鹽酸剩余時，a=0，所以0≤a＜50，故A正確；
B．第三階段，氫氧化鋁溶解Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，因為此時消耗NaOH10mL，所以n（Al³⁺）=n（Al）=0.01mol；第二階段，氫氧化鋁沉淀Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，該過程需要NaOH0.03mol，體積為30mL；當a=0時，鹽酸沒有剩余，與氫氧化鈉反應的離子是鎂離子和鋁離子，鋁離子一定，鎂離子物質的量最大，此時與鎂離子反應的氫氧化鈉的體積=80mL-30mL=50mL，50mL氫氧化鈉的物質的量為0.05mol，鎂離子的物質的量是0.025mol，所以$\frac{n（Mg）}{n（Al）}$=$\frac{0.025mol}{0.01mol}$=2.5，即$\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值為2.5，故B正確；
C．采用極值法計算，當沒有鋁離子時，生成的沉淀不和氫氧化鈉反應導致a值最小，80=a；當生成的沉淀全部是氫氧化鋁時，氫氧化鋁能和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，導致a值最大，生成氫氧化鋁沉淀所用的氫氧化鈉體積是溶解氫氧化鋁所用氫氧化鈉體積的3倍，所以溶解氫氧化鋁所用氫氧化鈉的體積為$\frac{50}{3}$，a=96.7，實際上存在鎂離子，所以a的取值范圍是80＜a＜96.7，故C錯誤；
D．采用極值法計算，當沒有鋁離子時，生成的沉淀全部是氫氧化鎂，氫氧化鎂和氫氧化鈉不反應，此時a值最大為90；當生成的沉淀全部是氫氧化鋁，生成的氫氧化鋁又能和氫氧化鈉完全轉化為偏鋁酸鈉時a值最小，生成氫氧化鋁所用的氫氧化鈉與溶解氫氧化鋁所用的氫氧化鈉的體積之比=3：1，所以a=$\frac{90-30}{4}$=75，實際上溶液中含有鋁離子和鎂離子，所以a的取值范圍是75＜a＜90，故D正確；
故選C．

點評 本題考查混合物反應的計算，題目難度中等，結合圖象進行考查，增大了難度，明確生成氫氧化鋁所用的氫氧化鈉與溶解氫氧化鋁所用的氫氧化鈉的體積之比=3：1是解本題的關鍵．