Question

11．将一定质量的镁铝合金投入100mL一定浓度的盐酸中，合金完全溶解．向所得溶液中滴加浓度为5mol/L的NaOH溶液，生成的沉淀跟加入的NaOH溶液的体积关系如图．（横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g） 
求：
（1）加入NaOH溶液0--20mL过程中反应的离子方程式为H⁺+OH^-=H₂O；沉淀中Al（OH）3的质量为7.8g．
（2）合金中Mg的质量为4.8g；所用HCl的物质的量浓度为8mol/L．

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后盐酸有剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液为氯化钠溶液．再继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，溶解氢氧化铝消耗NaOH溶液20mL，根据方程式计算n[Al（OH）₃]；
（2）从加入20m氢氧化钠溶液开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，该阶段消耗氢氧化钠140mL，由氢氧根守恒可知3n[Al（OH）₃]+2n[Mg（OH）₂]=n（NaOH）=（0.16L-0.02L）×5mol/L=0.7mol，进而计算n[Mg（OH）₂]，由元素守恒可知n（Mg）=n[Mg（OH）₂]，再利用m=nM计算Mg的质量；
沉淀量最大时，溶液为氯化钠溶液，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后盐酸有剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，反应离子方程式为：H⁺+OH^-=H₂O，
继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液为氯化钠溶液．再继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，所以n[Al（OH）₃]=（0.18L-0.16L）×5mol/L=0.1mol，则m[Al（OH）₃]=0.1mol×78g/mol=7.8g，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；7.8g；
（2）由图可知，从加入20m氢氧化钠溶液L开始产生沉淀，加入氢氧化钠溶液为160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，该阶段消耗氢氧化钠140mL，由氢氧根守恒可知3n[Al（OH）₃]+2n[Mg（OH）₂]=n（NaOH）=（0.16L-0.02L）×5mol/L=0.7mol，故3×0.1mol+2n[Mg（OH）₂]=0.7mol，解得n[Mg（OH）₂]=0.2mol，由元素守恒可知n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.2mol，所以Mg的质量为0.2mol×24g/mol=4.8g．
沉淀量最大时，溶液为氯化钠溶液，根据钠元素守恒此时溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.16L×5mol/L=0.8mol，根据氯元素守恒n（HCl）=0.8mol，故盐酸的物质的量浓度为$\frac{0.8mol}{0.1L}$=8mol/L．
故答案为：4.8；8．

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．