Question

18．将一定质量的镁铝合金投入200mL一定浓度的硫酸中，合金完全溶解．向所得溶液中滴加浓度为10mol/L的KOH溶液，生成的沉淀跟加入的KOH溶液的体积关系如图所示．（横坐标体积单位是mL，纵坐标质量单位是g）求：

（1）合金中Mg的质量2.4g；
（2）所用硫酸的物质的量浓度4mol/L．
（3）m₁=21.4g．

Answer 1

分析 由图象可知，从开始至加入KOH溶液80mL，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（KOH溶液）=160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此时溶液中溶质为K₂SO₄，根据钠元素守恒可知此时n（K₂SO₄）等于160mL氢氧化钾溶液中含有的n（KOH）的0.5倍；从160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O，当V（KOH溶液）=180mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg（OH）₂，溶解氢氧化铝消耗了20mLKOH溶液，根据反应KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O可计算出氢氧化铝的物质的量，再结合铝元素守恒可知生成氢氧化铝沉淀消耗KOH的量，从而可知生成氢氧化镁消耗KOH的物质的量，结合反应可计算出氢氧化镁的物质的量，据此进行计算．

解答 解：由图象可知，从开始至加入KOH溶液80mL，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（KOH溶液）=160mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此时溶液中溶质为K₂SO₄，根据钠元素守恒可知此时n（K₂SO₄）等于160mL氢氧化钾溶液中含有的n（KOH）的0.5倍；从160mL到180mL，NaOH溶解Al（OH）₃：KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O，当V（KOH溶液）=180mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg（OH）₂，
（1）溶解氢氧化铝消耗了20mLKOH溶液，消耗氢氧化钾的物质的量为：10mol/L×0.02L=0.2mol，根据反应KOH+Al（OH）₃=KAlO₂+2H₂O及质量守恒定律可知n（Al）=n[Al（OH）₃]=n（KOH）=0.2mol，生成0.2mol氢氧化铝消耗了0.6molKOH，则生成氢氧化镁沉淀消耗氢氧化钾的物质的量为：（0.16L-0.08L）×10mol/L-0.06mol=0.2mol，则生成氢氧化镁的物质的量为：n[Mg（OH）₂）]=$\frac{1}{2}$n（KOH）=0.2mol×$\frac{1}{2}$=0.1mol，根据质量守恒定律可知合金中含有0.1molMg，含有镁的质量为：24g/mol×0.1mol=2.4g，
故答案为：2.4；
（2）加入160mL氢氧化钾溶液时，沉淀达到最大，此时溶质为硫酸钾，则n（H₂SO₄）=n（K₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（KOH）=$\frac{1}{2}$×（10mol/L×0.16L）=0.8mol，
则所用硫酸的物质的量浓度为：$\frac{0.8mol}{0.2L}$=4mol/L，
故答案为：4；
（3）根据以上计算可知，生成沉淀中含有0.2mol氢氧化铝、0.1mol氢氧化镁，则生成沉淀的最大值为：78g/mol×0.2mol+58g/mol×0.1mol=21.4g，即m₁=21.4，
故答案为：21.4．

点评 本题考查了混合物反应的计算、镁和铝的性质，题目难度中等，明确图象曲线变化对应反应实质为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法．