Question

向一定量的Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺的混合液中加入Na₂O₂的量（橫坐標）與生成沉淀和氣體的量（縱坐標）的關系如圖所示，則溶液中三種離子的物質的量濃度之比為（　　）

A．3：2：1

B．1：2：2

C．1：2：4

D．1：4：5

Answer 1

分析：由圖可知，沉淀最大時是氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.3mol，沉淀最小時，需要過氧化鈉0.6mol-0.5mol=0.1mol，0.1molNa₂O₂與水反應生成0.2molNaOH，由反應Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.2mol，據此計算出n[Mg（OH）₂]，根據鎂元素可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]，根據鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]．
生成的氣體為氨氣與氧氣，由圖可知溶液加入0.05molNa₂O₂以后，再加Na₂O₂，氣體的增加減少，故加入0.05molNa₂O₂時，NH₄⁺完全反應，沉淀達最大值，故溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺都恰好完全反應，此時溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺為Na⁺代替，溶液中n（Na⁺）=2n（Na₂O₂）=2×0.5mol=1mol，根據電荷守恒有n（Na⁺）=2n（Mg²⁺）+n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺），據此計算n（NH₄⁺），濃度之比等于物質的量之比．

解答：解：由圖可知，沉淀最大時是氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.3mol，沉淀最小時，需要過氧化鈉0.6mol-0.5mol=0.1mol，0.1molNa₂O₂與水反應生成0.2molNaOH，由反應Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.2mol，所以n[Mg（OH）₂]=0.3mol-0.2mol=0.1mol，根據鎂元素可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.1mol，根據鋁元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.2mol．
生成的氣體為氨氣與氧氣，右圖可知溶液加入0.05molNa₂O₂以后，再加Na₂O₂，氣體的增加減少，故加入0.05molNa₂O₂時，NH₄⁺完全反應，沉淀達最大值，故溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺都恰好完全反應，此時溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺為Na⁺代替，溶液中n（Na⁺）=2n（Na₂O₂）=2×0.5mol=1mol，根據電荷守恒有n（Na⁺）=2n（Mg²⁺）+n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺），即1mol=2×0.1mol+n（NH₄⁺）+3×0.2mol，所以n（NH₄⁺）=0.2mol．
所以溶液中三種離子的物質的量濃度之比為n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）=0.1mol：0.2mol：0.2mol=1：2：2．
故選：B．

點評：考查鎂鋁及其化合物的性質、化學圖象計算等，難度中等，掌握鎂鋁及其化合物的性質理清各階段發生的反應是解題關鍵．