Question

19．把一定質量的鎂、鋁混合物投入到2mol•L^-1的鹽酸中，待金屬完全溶解后，向溶液中加入2mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量與加入氫氧化鈉溶液的體積關系如圖所示．
（1）金屬鋁的質量為0.54g．
（2）a的取值范圍是0≤a＜50．
（3）鹽酸的體積是80mL．
（4）$\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值是2.5．
（5）80～90mL對應反應的離子方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 0～a段沒有生成沉淀，說明鹽酸過量，加入的氫氧化鈉與氯化氫反應；a～80段開始生成沉淀，加入80mL氫氧化鈉溶液后沉淀達到最大量，此時溶液中的溶質為NaCl；80～90段氫氧化鋁開始溶解，溶解氫氧化鋁消耗了10mLNaOH，則氫氧化鋁沉淀的物質的量為：2mol/L×0.01L=0.02mol；當加入90mLNaOH溶液后氫氧化鋁完全溶解，此時沉淀只有氫氧化鎂．
（1）氫氧化鈉的體積在80至90mL段內，所有的氫氧化鈉用于溶解氫氧化鋁，根據氫氧化鈉的量確定氫氧化鋁的量，根據原子守恒確定金屬鋁的量；
（2）合金的組成可以采用極限假設法，當金屬全部是金屬鋁時剩余的酸最多，a的值最大來判斷a得取值范圍；
（3）加入80mL氫氧化鈉溶液時，溶質為NaCl，根據質量守恒可以計算出氯化氫的物質的量，再根據V=$\frac{n}{c}$計算出鹽酸的體積；
（4）根據圖象中消耗的氫氧化鈉的量確定合金中金屬鎂的最大量，進而確定該合金中兩元素物質的量之比的最大值；
（5）80～90ml對應反應為氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，據此寫出反應的離子方程式．

解答 解：0～a段沒有生成沉淀，說明鹽酸過量，加入的氫氧化鈉與氯化氫反應；a～80段開始生成沉淀，加入80mL氫氧化鈉溶液后沉淀達到最大量，此時溶液中的溶質為NaCl；80～90段氫氧化鋁開始溶解，溶解氫氧化鋁消耗了10mLNaOH，則氫氧化鋁沉淀的物質的量為：2mol/L×0.01L=0.02mol；當加入90mLNaOH溶液后氫氧化鋁完全溶解，此時沉淀只有氫氧化鎂．
（1）從橫坐標80mL到90mL這段可以得出：n（Al（OH）₃）=0.02mol，則n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.02mol，原混合物中鋁的質量為：27g/mol×0.02mol=0.54g，
故答案為：0.54；
（2）假設鹽酸溶解金屬后沒有剩余，此時酸恰好與合金反應完全，即a=0，通過極值法，當合金中完全是鋁時，因為沉淀Al³⁺需要消耗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，但是假設不成立，最大值是不存在的，所以的取值范圍為 0≤a＜50，
故答案為：0≤a＜50；
（3）加入80mL氫氧化鈉溶液時，溶質為NaCl，則：n（HCl）=n（NaOH）=2mol/L×0.08L=0.16mol，
鹽酸的體積為：$\frac{0.16mol}{2mol/L}$=0.08L=80mL，
故答案為：80；
（4）n（Al）=n（Al（OH）₃）=2mol•L^-1×0.01L=0.02mol，所以沉淀Al³⁺需要消耗的OH^-為0.06mol，即NaOH溶液的體積為30mL，鎂離子和鋁離子沉淀完全消耗的堿的體積為（80-a）mL，若假設鹽酸沒有剩余，所以沉淀Mg²⁺需要NaOH溶液的體積最大值為：80mL-30mL=50mL，
n （Mg）的最大值為：$\frac{2mol/L×0.05L}{2}$=0.05mol，所以該合金中鎂鋁兩元素物質的量之比的最大值為：0.05mol：0.02mol=2.5，
故答案為：2.5；
（5）根據分析可知，80～90ml對應反應的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點評 本題考查混合物有關計算，題目難度中等，明確圖象各階段發生的反應羧基解題的關鍵，注意守恒法在化學計算中的應用．