Question

12．將一塊鎂鋁的合金投入1mo1•L^-1的一定體積的稀鹽酸中，待合金完全溶解后，往溶液里滴入1mo1•L^-1的NaOH溶液，生成沉淀物質的量與加入NaOH溶液體積（單位mL）的關系如圖．下列說法中不正確的是（　　）

• A． 由圖可以確定該鎂鋁合金中鋁的質量為0.27g
• B． 當滴入1mo1•L^-1的NaOH溶液85mL時，所得沉淀為Mg（OH）₂和Al（OH）₃
• C． 由圖可以確定a的取值范圍為：0≤a≤50
• D． 由圖可以確定該合金中鎂鋁物質的量之比0＜$\frac{n（Mg）}{n（AI）}$＜2.5

Answer 1

分析 由圖可知，0～amL首先發生的反應是中和過量的酸：H⁺+OH^-=H₂O，amL～8mL是沉淀兩種金屬離子：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，80mL～90mL是Al（OH）₃的溶解：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，
A．根據n=cV計算n（NaOH），根據方程式計算n[Al（OH）₃]，根據鋁原子守恒結合m=nM計算Al的質量；
B．NaOH溶液85mL時，Al（OH）₃部分溶解；
C．當a=0時，沉淀中Mg（OH）₂物質的量最大，進而合金中金屬鎂的最大量，據此計算該合金中兩元素物質的量之比的最大值；
D．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．

解答 解：由圖可知，0～amL首先發生的反應是中和過量的酸：H⁺+OH^-=H₂O，amL～8mL是沉淀兩種金屬離子：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，80mL～90mL是Al（OH）₃的溶解：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，
A．從橫坐標80mL到90mL這段，消耗n（NaOH）=0.01L×1mol/L=0.01mol，由Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-可知n（Al（OH）₃）=0.01mol，再根據Al原子守恒得n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.01mol，故m（Al）=0.01mol×27g/mol=0.27g，故A正確；
B．加入NaOH溶液85mL時，只有5mL用于氫氧化鋁的溶解，由圖可知氫氧化鋁完全溶解需要10mLNaOH溶液，故Al（OH）₃部分溶解，故所得沉淀的成分為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，故B正確；
C．假設鹽酸溶解金屬后不剩，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，剩余鹽酸最大，a值最大，沉淀0.01molAl³⁺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，由于金屬為混合物，所以的取值范圍為 0≤a＜50，故C錯誤；
D．當a=0時，沉淀中Mg（OH）₂物質的量最大，沉淀最大時消耗n（NaOH）=0.08L×1mol/L=0.08mol，故根據氫氧根守恒，Mg（OH）₂物質的量最大值=$\frac{0.08mol-0.01mol×3}{2}$=0.025mol，即合金中Mg的最大物質的量為0.025mol，故該合金中鎂鋁物質的量之比$\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值為$\frac{0.025mol}{0.01mol}$=2.5，故0＜$\frac{n（Mg）}{n（AI）}$＜2.5，故D正確；
故選C．

點評 本題以圖象形式考查了鎂鋁的性質、混合物反應的計算等知識，題目難度中等，明確圖象中各個階段發生的反應是解本題關鍵，明確極值法在化學計算中的應用．