Question

某无色溶液中含有H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三种阳离子，逐滴加入0.1moL?L^-1NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积（X轴）和生成沉淀（Y轴）之间的函数关系如图所示，则溶液中H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三种阳离子的物质的量浓度之比为（　　）

A．1：1：1

B．2：2：1

C．2：1：1

D．1：1：2

Answer 1

分析：根据图象知，横坐标为0-10mL时发生的反应是：H⁺+OH^-=H₂O，加入10mLNaOH溶液结合中和氢离子，n（H⁺）=n（NaOH）；
横坐标为10-50mL时发生的化学反应是：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，沉淀为最大值时，该阶段消耗40mLNaOH溶液，根据OH^-守恒，2n[Mg（OH）₂]+3n[Al（OH）₃]=n（NaOH），结合镁元素守恒n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]；
横坐标为50-60mL时，发生的化学反应是：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Al（OH）₃完全溶解消耗消耗10mLNaOH溶液，根据消耗的氢氧化钠计算n[Al（OH）₃]，再根据铝元素守恒可知，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]，
假定NaOH溶液的浓度为cmol/L，据此计算解答．

解答：解：假定NaOH溶液的浓度为cmol/L，则：
根据图象知，横坐标为0-10mL时发生的反应是：H⁺+OH^-=H₂O，加入10mLNaOH溶液结合中和氢离子，n（H⁺）=n（NaOH）=0.01L×cmol/L=0.01cmol；
横坐标为50-60mL时，发生的化学反应是：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，Al（OH）₃完全溶解消耗消耗10mLNaOH溶液，由方程式可知n[Al（OH）₃]=n（NaOH）=0.01L×cmol/L=0.01c，再根据铝元素守恒可知，n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.01cmol；
横坐标为10-50mL时发生的化学反应是：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，沉淀为最大值时，该阶段消耗40mLNaOH溶液，根据OH^-守恒，2n[Mg（OH）₂]+3n[Al（OH）₃]=n（NaOH），故2n[Mg（OH）₂]+0.03c=0.04L×cmol/L，故n[Mg（OH）₂]=0.005cmol，
则溶液中H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三种阳离子的物质的量浓度之比为0.01c：0.01c：0.005c=2：2：1，
故选B．

点评：本题考查了根据图象进行有关计算，能根据图象正确判断各拐点之间发生的化学反应是解本题的关键，难度中等，注意利用守恒的计算．