Question

將一定質量的鎂和鋁的混合物投入100mL鹽酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入NaOH溶液的體積關系如圖所示．若不考慮金屬和鹽酸反應時HCl的揮發，則下列說法正確的是（　　）

A．鎂和鋁的總質量為19 g

B．鹽酸的物質的量濃度為5 mol?L^-1

C．NaOH溶液的物質的量濃度為5 mol?L^-1

D．生成的氫氣在標準狀況下的體積為11.2 L

Answer 1

分析：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.3mol，溶液中溶質為NaCl，
從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時沉淀全部為Mg（OH）₂，物質的量為0.1mol，所以沉淀量最大時，Al（OH）₃為0.3mol-0.1mol=0.2mol，
A．由元素守恒可知n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.1mol，再根據m=nM計算；
B．從200mL到240mLNaOH溶解Al（OH）₃，根據氫氧化鋁計算該階段消耗n（NaOH），進而計算200mLNaOH溶液中含有的n（NaOH）．沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質為NaCl，根據鈉元素守恒可知此時n（NaCl）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH），根據氯離子守恒n（HCl）=n（NaCl），再根據c=

n

V

計算；
C．從200mL到240mLNaOH溶解Al（OH）₃，根據氫氧化鋁計算該階段消耗n（NaOH），再根據c=

n

V

計算；
D．由A中可知n（Al）、n（Mg），根據電子轉移守恒可知2n（H₂）=3n（Al）+2n（Mg），再根據V=nVm計算氫氣體積．

解答：解：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明鹽酸溶解Mg、Al后鹽酸有剩余，此時發生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.3mol，溶液中溶質為NaCl，
從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當V（NaOH溶液）=24mL時，沉淀不再減少，此時沉淀全部為Mg（OH）₂，物質的量為0.1mol，所以沉淀量最大時，Al（OH）₃為0.3mol-0.1mol=0.2mol，
A．由元素守恒可知n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.1mol，所以鎂和鋁的總質量為0.2mol×27g/mol+0.1mol×24g/mol=7.8g，故A錯誤；
B．從200mL到240mLNaOH溶解Al（OH）₃，由NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O可知，該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，則20mLNaOH溶液中n（NaOH）=0.2mol×

200mL

240mL-200mL

=1mol．沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質為NaCl，根據鈉元素守恒可知此時n（NaCl）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH），故n（NaCl）=1mol，根據氯離子守恒n（HCl）=n（NaCl）=1mol，則鹽酸的物質的量濃度為

1mol

0.1L

=10mol/L，故B錯誤；
C．從200mL到240mLNaOH溶解Al（OH）₃，由NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O可知，該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，則c（NaOH）=

0.2mol

0.04L

=5mol/L，故C正確；
D．由A中可知n（Al）=0.2mol，n（Mg）=0.1mol，根據電子轉移守恒可知2n（H₂）=3n（Al）+2n（Mg）=3×0.2mol+2×0.1mol=0.8mol，所以n（H₂）=0.4mol，故氫氣體積為0.4mol×22.4mol/L=8.96L，故D錯誤，
故選C．

點評：本題考查鎂鋁化合物性質、混合物的計算，以圖象題的形式考查，題目難度中等，分析圖象各階段的發生的反應是解題關鍵，再利用守恒計算．