Question

19．将一定质量的Mg-Al合金投入到100mL一定物质的量浓度的HCl中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5mol/LNaOH溶液至过量，生成沉淀质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示．   求：
（1）写出20ml-160ml阶段的离子反应方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；           
（2）160ml-180ml阶段的离子反应方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）原合金分别与足量的稀硫酸和氢氧化钠溶液反应产生气体的在同温同压下的体积比为7：3
（4）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后有剩余，此时发生的反应为：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，继续滴加NaOH溶液，NaOH与氯化镁、氯化铝反应生成沉淀；
（2）160ml-180ml阶段，随着氢氧化钠的增加，沉淀减少，NaOH与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，；
（3）滴加NaOH溶液为160mL时，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，则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]，结合离子方程式计算；
（4）160mL时，溶液中的溶质为NaCl，根据原子守恒计算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，NaOH与氯化镁、氯化铝反应生成沉淀，其反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；
故答案为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；
（2）160ml-180ml阶段，随着氢氧化钠的增加，沉淀减少，NaOH与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，其反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）滴加NaOH溶液为160mL时，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，则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，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=$\frac{11.6g}{58g/mol}$=0.2mol，原合金与足量的稀硫酸反应离子方程式为：Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑、2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑，所以生成氢气为0.2mol+0.15mol=0.35mol，原合金与足量的NaOH溶液反应2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，则生成的氢气为0.15mol，
所以产生气体在同温同压下的体积比为0.35mol：0.15mol=7：3；
故答案为：7：3；
（4）160mL时，溶液中的溶质为NaCl，根据原子守恒得n（NaCl）=n（HCl）=n（NaOH）=0.16L×5mol/L=0.8mol，c（HCl）=$\frac{0.8mol}{0.1L}$=8mol/L，
故答案为：8．

点评 本题考查镁铝化合物性质、混合物的计算，侧重考查分析计算能力，明确各个顶点溶液中物质成分及发生的反应是解本题关键，结合原子守恒解答，题目难度中等．