Question

14．某学生课外兴趣小组为了测定镁铝合金中铝的含量，进行了如下实验．将合金3.0克投入到足量的100mL 1.5mol•L^-1的烧碱溶液中，充分反应后分离出未反应的镁，然后在溶液中滴加1.0mol•L^-1的盐酸，加入盐酸的体积与得到沉淀的数据如表：

实验次数	加入盐酸的体积	沉淀质量
1	60mL	0
2	80mL	0.78g
3	180mL	5.46g

（1）开始沉淀时加入的盐酸体积必须大于70 mL；若得到沉淀的量最大时，加入的盐酸体积为150mL．
（2）合金中铝的质量分数为72%．

Answer 1

分析 （1）开始沉淀时加入盐酸的体积必须大于中和过量烧碱消耗的盐酸的体积；加入的盐酸先中和过量烧碱，然后与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，当与偏铝酸钠反应的盐酸和与铝反应消耗的烧碱的物质的量相等时沉淀最大，根据表中数据可知，前60ml盐酸是中和过量的氢氧化钠的．0.78g沉淀是0.01mol，所以根据方程式H⁺+AlO₂^-+H₂O═Al（OH）₃↓可知需要盐酸是0.01mol，其体积是10ml，得到开始沉淀时加入的盐酸体积，当沉淀最大时，溶液中氯元素守恒计算；
（2）生成的氢氧化铝是（0.15L-0.07L）×1.0mol/L=0.08mol，则铝的质量是0.08mol×27g/mol=2.16g，计算其质量分数；

解答 解：（1）根据实验次数2中数据计算，加入盐酸中氢离子的物质的量为1.0mol/L×0.08L=0.08mol，生成0.78g氢氧化铝的物质的量为0.01mol，由AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓可知，消耗氢离子0.01mol，则其余的0.07mol氢离子用于中和0.07mol的过量氢氧化钠，因此刚开始生成沉淀时加入的盐酸的体积必须大于70ml，根据实验次数2中数据计算，加入盐酸中氢离子的物质的量为1.0mol/L×0.08L=0.08mol，生成0.78g氢氧化铝的物质的量为0.01mol，由AlO₂^-+H⁺+H₂O=
Al（OH）₃↓可知，消耗氢离子0.01mol，则其余的0.07mol氢离子用于中和0.07mol的过量氢氧化钠，因此刚开始生成沉淀时加入的盐酸的体积必须大于70ml；与合金中铝反应的氢氧化钠的物质的量为0.1L×1.5mol/L-0.07mol=0.08mol，当与偏铝酸钠反应的盐酸和与铝反应消耗的烧碱的物质的量相等时沉淀最大，因此若得到沉淀的量最大时，加入的盐酸的体积为70ml+80ml=150ml，
故答案为：70，150；
（2）生成的氢氧化铝是（0.15L-0.07L）×1.0mol/L=0.08mol，则铝的质量是0.08mol×27g/mol=2.16g，其质量分数为$\frac{2.16}{3.0}×100%=72%$，
故答案为：72%．

点评 本题考查了Al及其重要化合物的性质、计算，难度中等，把握加入的盐酸先中和过量烧碱，然后与偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，当与偏铝酸钠反应的盐酸和与铝反应消耗的烧碱的物质的量相等时沉淀最大是解题的关键．