Question

某無色溶液中含有H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三種陽離子，逐滴加入0.1moL?L^-1NaOH溶液，消耗NaOH溶液體積（X軸）和生成沉淀（Y軸）之間的函數關系如圖所示，則溶液中H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三種陽離子的物質的量濃度之比為（　　）

A．1：1：1

B．2：2：1

C．2：1：1

D．1：1：2

Answer 1

分析：根據圖象知，橫坐標為0-10mL時發生的反應是：H⁺+OH^-=H₂O，加入10mLNaOH溶液結合中和氫離子，n（H⁺）=n（NaOH）；
橫坐標為10-50mL時發生的化學反應是：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，沉淀為最大值時，該階段消耗40mLNaOH溶液，根據OH^-守恒，2n[Mg（OH）₂]+3n[Al（OH）₃]=n（NaOH），結合鎂元素守恒n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]；
橫坐標為50-60mL時，發生的化學反應是：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Al（OH）₃完全溶解消耗消耗10mLNaOH溶液，根據消耗的氫氧化鈉計算n[Al（OH）₃]，再根據鋁元素守恒可知，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]，
假定NaOH溶液的濃度為cmol/L，據此計算解答．

解答：解：假定NaOH溶液的濃度為cmol/L，則：
根據圖象知，橫坐標為0-10mL時發生的反應是：H⁺+OH^-=H₂O，加入10mLNaOH溶液結合中和氫離子，n（H⁺）=n（NaOH）=0.01L×cmol/L=0.01cmol；
橫坐標為50-60mL時，發生的化學反應是：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Al（OH）₃完全溶解消耗消耗10mLNaOH溶液，由方程式可知n[Al（OH）₃]=n（NaOH）=0.01L×cmol/L=0.01c，再根據鋁元素守恒可知，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.01cmol；
橫坐標為10-50mL時發生的化學反應是：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，沉淀為最大值時，該階段消耗40mLNaOH溶液，根據OH^-守恒，2n[Mg（OH）₂]+3n[Al（OH）₃]=n（NaOH），故2n[Mg（OH）₂]+0.03c=0.04L×cmol/L，故n[Mg（OH）₂]=0.005cmol，
則溶液中H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三種陽離子的物質的量濃度之比為0.01c：0.01c：0.005c=2：2：1，
故選B．

點評：本題考查了根據圖象進行有關計算，能根據圖象正確判斷各拐點之間發生的化學反應是解本題的關鍵，難度中等，注意利用守恒的計算．