Question

14．将一定质量的镁、铝合金投入100mL一定物质的量浓度HCl中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5mol/LNaOH溶液到过量，
生成沉淀的质量与加入的NaOH体积关系如右图

求：（1）原合金中Mg、A1质量各多少？
（2）HCl的浓度C（HCl）=？

Answer 1

分析 （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=$\frac{n}{V}$计算盐酸的物质的量浓度．

解答 解：（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]=$\frac{7.8g}{78g/mol}$=0.1mol，所以m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=$\frac{11.6g}{58g/mol}$=0.2mol，所以m（Mg）=0.2mol×24g/mol=4.8g，
答：原合金中Mg、A1质量分别为m（Mg）=4.8g，m（Al）=2.7g；
（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）=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$\frac{0.8mol}{0.1L}$=8mol/L．
答：盐酸的物质的量浓度为8mol/L．

点评 本题考查镁铝化合物性质、混合物的计算，以图象题的形式考查，题目难度中等，分析图象各阶段的发生的反应是解题关键，再利用守恒计算，试题培养了学生的化学计算能力．