Question

14．某學生課外興趣小組為了測定鎂鋁合金中鋁的含量，進行了如下實驗．將合金3.0克投入到足量的100mL 1.5mol•L^-1的燒堿溶液中，充分反應后分離出未反應的鎂，然后在溶液中滴加1.0mol•L^-1的鹽酸，加入鹽酸的體積與得到沉淀的數據如表：

實驗次數	加入鹽酸的體積	沉淀質量
1	60mL	0
2	80mL	0.78g
3	180mL	5.46g

（1）開始沉淀時加入的鹽酸體積必須大于70 mL；若得到沉淀的量最大時，加入的鹽酸體積為150mL．
（2）合金中鋁的質量分數為72%．

Answer 1

分析 （1）開始沉淀時加入鹽酸的體積必須大于中和過量燒堿消耗的鹽酸的體積；加入的鹽酸先中和過量燒堿，然后與偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁沉淀，當與偏鋁酸鈉反應的鹽酸和與鋁反應消耗的燒堿的物質的量相等時沉淀最大，根據表中數據可知，前60ml鹽酸是中和過量的氫氧化鈉的．0.78g沉淀是0.01mol，所以根據方程式H⁺+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓可知需要鹽酸是0.01mol，其體積是10ml，得到開始沉淀時加入的鹽酸體積，當沉淀最大時，溶液中氯元素守恒計算；
（2）生成的氫氧化鋁是（0.15L-0.07L）×1.0mol/L=0.08mol，則鋁的質量是0.08mol×27g/mol=2.16g，計算其質量分數；

解答 解：（1）根據實驗次數2中數據計算，加入鹽酸中氫離子的物質的量為1.0mol/L×0.08L=0.08mol，生成0.78g氫氧化鋁的物質的量為0.01mol，由AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓可知，消耗氫離子0.01mol，則其余的0.07mol氫離子用于中和0.07mol的過量氫氧化鈉，因此剛開始生成沉淀時加入的鹽酸的體積必須大于70ml，根據實驗次數2中數據計算，加入鹽酸中氫離子的物質的量為1.0mol/L×0.08L=0.08mol，生成0.78g氫氧化鋁的物質的量為0.01mol，由AlO₂^-+H⁺+H₂O=
Al（OH）₃↓可知，消耗氫離子0.01mol，則其余的0.07mol氫離子用于中和0.07mol的過量氫氧化鈉，因此剛開始生成沉淀時加入的鹽酸的體積必須大于70ml；與合金中鋁反應的氫氧化鈉的物質的量為0.1L×1.5mol/L-0.07mol=0.08mol，當與偏鋁酸鈉反應的鹽酸和與鋁反應消耗的燒堿的物質的量相等時沉淀最大，因此若得到沉淀的量最大時，加入的鹽酸的體積為70ml+80ml=150ml，
故答案為：70，150；
（2）生成的氫氧化鋁是（0.15L-0.07L）×1.0mol/L=0.08mol，則鋁的質量是0.08mol×27g/mol=2.16g，其質量分數為$\frac{2.16}{3.0}×100%=72%$，
故答案為：72%．

點評 本題考查了Al及其重要化合物的性質、計算，難度中等，把握加入的鹽酸先中和過量燒堿，然后與偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁沉淀，當與偏鋁酸鈉反應的鹽酸和與鋁反應消耗的燒堿的物質的量相等時沉淀最大是解題的關鍵．