Question

12．将一定质量的镁和铝的混合物投入200mL稀硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入的NaOH溶液体积的变化关系如图所示：
请回答下列问题：
（1）加入0～20mL NaOH溶液，所发生反应的离子方程式为OH^-+H⁺=H₂O．
（2）加入200～240mL NaOH溶液，所发生反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（3）镁和铝的总质量为9g．
（4）NaOH溶液和稀硫酸的物质的量浓度分别为5mol•L^-1、2.5mol•L^-1．

Answer 1

分析 由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．当V（NaOH溶液）=200mL时，沉淀量最大，此时生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，二者物质的量之和为0.35mol，溶液中溶质为Na₂SO₄，根据钠元素守恒可知此时n（Na₂SO₄）等于200mL氢氧化钠溶液中含有的$\frac{1}{2}$n（NaOH）；从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，当V（NaOH溶液）=240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg（OH）₂，其物质的量为0.15mol，则沉淀量最大是Mg（OH）₂为0.15mol，Al（OH）₃为0.35mol-0.15mol=0.2mol；
由于从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以该阶段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，氢氧化钠的浓度为$\frac{0.2mol}{0.24L-0.20L}$=5mol/L，据此进行解答．

解答 解：由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．当V（NaOH溶液）=200mL时，沉淀量最大，此时生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，二者物质的量之和为0.35mol，溶液中溶质为Na₂SO₄，根据钠元素守恒可知此时n（Na₂SO₄）等于200mL氢氧化钠溶液中含有的$\frac{1}{2}$n（NaOH）；从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，当V（NaOH溶液）=240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg（OH）₂，其物质的量为0.15mol，则沉淀量最大是Mg（OH）₂为0.15mol，Al（OH）₃为0.35mol-0.15mol=0.2mol，
（1）加入0～20mL NaOH溶液，所发生反应的离子方程式为NaOH与H₂SO₄反应，反应的离子方程式为：OH^-+H⁺=H₂O，
故答案为：OH^-+H⁺=H₂O；
（2）由图象可知，从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）混合物中含有0.15molMg、0.2molAl，则镁和铝的总质量为：24g/mol×0.15mol+0.2mol×27g/mol=9g，
故答案为：9；
（5）由于从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以该阶段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，氢氧化钠的浓度为$\frac{0.2mol}{0.24L-0.20L}$=5mol/L，
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
1 mol                2mol
C×20ml        5mol/L×20ml
则C=2.5mol/L，
故答案为：5；2.5．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线对应的反应原理为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．