Question

20．将一定质量的Mg和Al的混合物投入2.0mol•L^-1，250mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体．待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图示．则下列说法正确的是
（　　）

• A． 当加氢氧化钠溶液体积为20mL时，溶液的pH值等于7
• B． 当加氢氧化钠溶液体积为20mL时，溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝
• C． NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol•L^-1
• D． 生成气体的体积为10.08L

Answer 1

分析 根据图象知，加入20mL氢氧化钠溶液时开始生成沉淀，说明金属与硫酸反应后的溶液中含有过量的氢离子，当加入20ml氢氧化钠溶液时，此时溶质为硫酸钠、硫酸铝和硫酸镁，由于铝离子部分水解，溶液为酸性；当加入200mL氢氧化钠溶液时，此时溶质为硫酸钠，根据钠离子守恒及硫酸的物质的量可计算出氢氧化钠的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算出该氢氧化钠溶液的物质的量浓度；
溶解的沉淀的物质的量就是n（Al（OH）₃）=0.35mol-0.15mol=0.2mol，
根据铝原子守恒知n（Al（OH）₃）=n（Al）=0.2mol；未溶解的沉淀的物质的量是n（Mg（OH）₂）=0.15mol，然后根据电子守恒可计算出生成气体的物质的量，由于没有告诉在标况下，无法计算生成氢气的体积．

解答 解：A．加入20mL氢氧化钠溶液时开始生成沉淀，说明金属与硫酸反应后的溶液中含有过量的氢离子，当加入20ml氢氧化钠溶液时，此时溶质为硫酸钠、硫酸铝和硫酸镁，由于铝离子部分水解，溶液为酸性，故A错误；
B．当加入20ml氢氧化钠溶液时，此时溶质为硫酸钠、硫酸铝和硫酸镁，故B错误；
C．当加入200mL氢氧化钠溶液时，此时溶质为硫酸钠，根据钠离子守恒及硫酸的物质的量可知氢氧化钠的物质的量为：n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=2×2mol/L×0.25L=1mol，该氢氧化钠溶液的浓度为：$\frac{1mol}{0.2L}$=5mol/L，故C正确；
D．根据图象知，溶解的沉淀的物质的量为氢氧化铝：n[Al（OH）₃]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，
根据铝原子守恒知n[Al（OH）₃]=n（Al）=0.2mol；未溶解的沉淀的物质的量是n[Mg（OH）₂]=0.15mol，根据镁原子守恒知n[Mg（OH）₂]=n（Mg）=0.15mol，根据电子守恒，生成氢气的物质的量为：$\frac{0.2mol×3+0.15mol×2}{2}$=0.45mol，标况下0.45mol氢气的体积为：22.4L/mol×0.45mol=10.08L，由于没有告诉在标况下，则氢气的体积不一定为10.08L，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了镁和铝的性质、离子方程式的计算，题目难度中等，能正确分析图象中各部分的反应及溶液中存在的溶质是解本题的关键，D为易错点，注意没有告诉在标准状况下．