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向一定量的Mg2+、NH4+、Al3+混合溶液中加入Na2O2的量与生成沉淀和气体的量(纵坐标)的关系如图所示,则溶液中NH4+、Mg2+、Al3+三种离子的物质的量之比为(  )
分析:由图可知,沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀,且n[Mg(OH)2]+n[Al(OH)3]=0.3mol,沉淀最小时,为氢氧化镁,故n[Mg(OH)2]=0.1mol,据此计算n[Al(OH)3],根据镁元素可知原溶液中n(Mg2+)=n[Mg(OH)2],根据铝元素守恒可知n(Al3+)=n[Al(OH)3];
生成的气体为氨气与氧气,由图可知溶液加入0.4molNa2O2以后,再加Na2O2,气体的增加量增大,故加入0.4molNa2O2时,气体的物质的量为0.2mol,为氧气,NH4+没有参加反应,沉淀达最大值,故溶液中Mg2+、Al3+都恰好完全反应,从0.4mol到0.5mol时,沉淀的量不变,发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,NH4++OH-=NH3↑+H2O,根据该阶段消耗的过氧化钠计算溶液中n(NH4+),据此解答.
解答:解:由图可知,沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀,且n[Mg(OH)2]+n[Al(OH)3]=0.3mol,沉淀最小时,为氢氧化镁,故n[Mg(OH)2]=0.1mol,故n[Al(OH)3]=0.3mol-0.1mol=0.2mol,根据镁元素可知原溶液中n(Mg2+)=n[Mg(OH)2]=0.1mol,根据铝元素守恒可知n(Al3+)=n[Al(OH)3]=0.2mol,
生成的气体为氨气与氧气,由图可知溶液加入0.4molNa2O2以后,再加Na2O2,气体的增加量增大,故加入0.4molNa2O2时,气体的物质的量为0.2mol,为氧气,NH4+没有参加反应,沉淀达最大值,故溶液中Mg2+、Al3+都恰好完全反应,从0.4mol到0.5mol时,沉淀的量不变,发生反应2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,NH4++OH-=NH3↑+H2O,0.1molNa2O2与水反应生成0.2molNaOH,故溶液中n(NH4+)=0.2mol,
所以溶液中n(NH4+):n(Mg2+):n(Al3+)=0.2mol:0.1mol:0.2mol=2:1:2,
故选B.
点评:考查镁铝及其化合物的性质、化学图象计算等,难度中等,掌握镁铝及其化合物的性质理清各阶段发生的反应是解题关键,注意根据沉淀的量计算溶液中n(Mg2+)、n(Al3+).
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