Question

10．小明对废弃的易拉罐很有兴趣，为测定易拉罐中铝元素的质量分数，他剪取W克镁铝合金的易拉罐，先用过量稀硫酸溶解，然后再向溶液中滴加一定量的NaOH溶液得到氢氧化铝和氢氧化镁沉淀，继续滴加NaOH溶液时氢氧化铝被溶解[已知：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+XH₂O]，而氢氧化镁不溶于NaOH溶液，沉淀质量与滴加NaOH溶液质量关系如图所示．
（1）X的值为2；
（2）在a点时，溶液中的溶质除硫酸镁和硫酸铝外还有Na₂SO₄（填化学式）；
（3）易拉罐中铝元素的质量分数为多少？（假定易拉罐只由镁和铝组成）试计算：（计算结果保留一位小数）
①反应中生成气体的质量
②样品中铝元素的质量分数．

Answer 1

分析 镁、铝与稀硫酸反应生成硫酸镁、硫酸铝，合金全部溶解，向所得溶液中滴加 NaOH溶液，与过量的硫酸反应生成硫酸钠，此时溶液为硫酸镁、硫酸钠、硫酸铝的混合物，继续加入氢氧化钠到增大沉淀量，金属镁离子铝离子沉淀完全，再继续加入氢氧化钠至氢氧化铝全部溶解，再加入氢氧化钠沉淀量不变．

解答 解：（1）根据质量守恒定律反应前后原子个数不变，反应前氢原子的个数是4，故2X=4，可解得X=2；
（2）在a点时，NaOH溶液恰好与过量稀硫酸反应，故此时溶液中的溶质除硫酸镁和硫酸铝外还有NaOH与稀硫酸反应生成的硫酸钠；
（3）Al的质量=$（{m}_{1}-{m}_{2}）×\frac{27}{27+（16+1）×3}×100%=\frac{\frac{9}{26}（{m}_{1}{-m}_{2}）g}{Wg}×100%=\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26W}$；
Al与H₂SO₄生成H₂的质量为x，
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，
54                   6
$\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}$g          x
$\frac{54}{6}=\frac{\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}g}{x}$
x=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{26}$g
Mg与H₂SO₄生成H₂的质量为y，
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，
24               2
$[W-\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}]g$ y
$\frac{24}{2}=\frac{[W-\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}]g}{y}$
y=$\frac{W-\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}}{12}g$，
产生的氢气的质量为：$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{26}+\frac{W-\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}}{12}$g
样品中铝元素的质量分数为：$\frac{\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26}g}{Wg}×100%=\frac{9（{m}_{1}-{m}_{2}）}{26W}%$   
故答案为：（1）2；
（2）Na₂SO₄

点评 本题考查混合物的计算，注意判断加入的NaOH溶液反应的过程，分析各过程的产物为解答该题的关键，同时考查了图象的分析应用．