Question

【题目】将可能含有少量碳、硅杂质的a克镁铝合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金部分溶解，过滤，向所得溶液中滴加5mol/L NaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积的关系如图所示．
（1）原合金中Mg、Al的质量各是多少？
（2）盐酸的物质的量浓度是多少？
（3）取过滤后所得滤渣，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，可生成标准状况下0.112LH2 ， 则a的最小值是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由图可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H2O．继续滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3，二者质量之和为19.4g，溶液为氯化钠溶液．再继续滴加NaOH溶液，到沉淀量开始进行，到沉淀量最小时，沉淀为Mg（OH）2，质量为11.6g，故到沉淀量最大，Al（OH）3的质量为19.4g﹣11.6g=7.8g．

由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）3]= =0.1mol，所以m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，

n（Mg）=n[Mg（OH）2]= =0.2mol，所以m（Mg）=0.2mol×24g/mol=4.8g，

答：m（Mg）=4.8g，m（Al）=2.7g

（2）解：加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的盐酸，此时溶液中溶质为AlCl3、MgCl2、NaCl，根据氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl），根据钠元素守恒此时溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.02L×5mol/L=0.1mol，所以n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl）=3×0.1mol+2×0.2mol+0.1mol=0.8mol，原盐酸的物质的量浓度为 =8mol/L，

答：盐酸的物质的量浓度为8mol/L

（3）解：由图可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余，说明取过滤后所得滤渣成分无Mg、Al，为碳、硅杂质，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，碳与氢氧化钠不反应，硅和氢氧化钠反应，反应方程式为：Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑，标准状况下0.112LH2，n= = =0.005mol，所以向其中加入足量1mol/L NaOH溶液生成氢气，n（Si）= n（H2）=0.0025mol，n（Si）=nM=0.0025mol×28g/mol=0.07g，所以a的最小值=4.8g+2.7g+0.07=7.57g，

答：a的最小值是7.57g

【解析】（1）由图可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H2O．继续滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3 ， 二者质量之和为19.4g，溶液为氯化钠溶液．再继续滴加NaOH溶液，到沉淀量开始进行，到沉淀量最小时，沉淀为Mg（OH）2 ， 质量为11.6g，故到沉淀量最大，Al（OH）3的质量为19.4g﹣11.6g=7.8g， 由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）3]，n（Mg）=n[Mg（OH）2]，再利用m=nM计算Al、Mg的质量；（2）加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的盐酸，此时溶液中溶质为AlCl3、MgCl2、NaCl，根据氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl），根据钠元素守恒此时溶液中n（NaCl）=n（NaOH），据此计算出n（HCl），再利用c= 计算盐酸的物质的量浓度；（3）由图可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余，说明取过滤后所得滤渣成分无Mg、Al，为碳、硅杂质，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，硅和氢氧化钠反应，依据反应的方程式结合碳与氢氧化钠不反应，硅和氢氧化钠反应进行计算．