Question

16．常溫下，將一定量的鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，得到20mLPH=14的溶液，然后用1mol/L的鹽酸滴定，測得生成沉淀的質量與消耗鹽酸的體積關系如圖所示，則下列說法正確的是（　　）

• A． 原合金的質量為0.92g
• B． 圖中V₂為60
• C． 整個滴定過程Na⁺的濃度保持不變
• D． 合金中Na與Al物質的量之比為2：1

Answer 1

分析 鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，發生反應：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑，得到20mL pH=14的溶液，則溶液中c（OH^-）=1mol/L，NaOH有剩余，剩余NaOH為0.02L×1mol/L=0.01mol；
開始加入鹽酸沒有立即產生沉淀，首先發生反應：NaOH+HCl═NaCl+H₂O，該階段消耗鹽酸為$\frac{0.02mol}{1mol/L}$=0.02L=20mL；
然后發生反應：NaAlO₂+HCl+H₂O═NaCl+Al（OH）₃↓，生成氫氧化鋁沉淀，40mL時沉淀達最大值，此時溶液中溶質為NaCl，由鈉元素守恒可知n（Na）=n（NaCl），該階段消耗鹽酸體積為40mL-20mL=20mL，根據方程式計算n[Al（OH）₃]，根據鋁元素守恒n（Al）=n[Al（OH）₃]；
最后發生反應：Al（OH）₃↓+3HCl═AlCl₃+3H₂O，根據氫氧化鋁的物質的量計算該階段消耗鹽酸的體積，
A．根據m=nM計算Na、Al合金的質量；
B．溶解氫氧化鋁消耗的鹽酸體積與40mL之和為V₂的值
C．隨鹽酸的滴加，溶液體積變大，整個滴定過程Na⁺的濃度減小；
D．合金中Na的物質的量為：0.04mol而Al物質的量為0.02mol．

解答 解：鈉鋁合金置于水中，合金全部溶解，發生反應：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑，得到20mL pH=14的溶液，則溶液中c（OH^-）=1mol/L，NaOH有剩余，剩余NaOH為0.02L×1mol/L=0.01mol；
開始加入鹽酸沒有立即產生沉淀，首先發生反應：NaOH+HCl═NaCl+H₂O，該階段消耗鹽酸為$\frac{0.02mol}{1mol/L}$=0.02L=20mL；
然后發生反應：NaAlO₂+HCl+H₂O═NaCl+Al（OH）₃↓，生成氫氧化鋁沉淀，40mL時沉淀達最大值，此時溶液中溶質為NaCl，由鈉元素守恒可知n（Na）=n（NaCl）=0.04L×1mol/L=0.04mol，該階段消耗鹽酸體積為40mL-20mL=20mL，根據方程式可知n[Al（OH）₃]=n（HCl）=0.02L×1mol/L=0.02mol，根據鋁元素守恒n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.02mol，
最后發生反應：Al（OH）₃↓+3HCl═AlCl₃+3H₂O，消耗鹽酸的物質的量為0.02mol×3=0.06mol，故該階段消耗的鹽酸體積為$\frac{0.06mol}{1mol/L}$=0.06L=60mL，
A．由上述分析可知，Na、Al合金的質量為0.04mol×23g/mol+0.02mol×27g/mol=1.46g，故A錯誤；
B．由上述計算可知，溶解氫氧化鋁消耗鹽酸的體積為60mL，則V₂為40mL+60mL=100mL，故B錯誤；
C．隨鹽酸的滴加，溶液體積變大，整個滴定過程Na⁺的濃度減小，而不是不變，故C錯誤；
D．合金中Na的物質的量為：0.04mol而Al物質的量為0.02mol，所以合金中Na與Al物質的量之比為2：1，故D正確；
故選D．

點評 本題考查混合物的有關計算，明確發生的化學反應及反應與圖象的對應關系是解答本題的關鍵，注意利用元素守恒的方法來解答，難度較大．