Question

将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5 mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示。

（1）加入NaOH  0～ 20mL 时发生反应离子方程式___________________，

加入NaOH  20～ 200mL 时发生反应离子方程式___________________，

加入NaOH  200～ 240mL 时发生反应离子方程式___________________，

（2）镁和铝的总质量为________g

（3）硫酸的物质的量浓度为___________ mol/L

（4）生成的氢气在标准状况下的体积为__________L

Answer

（1）OH-+H+=H2O（1分，其余2分）

Mg2++2OH-=Mg（OH）2 Al3++3OH-=Al（OH）3 ；

Al（OH）3 + OH-=AlO2-+2 H2O

（2）9g （3）2.5 （4）10.08（各3分）

【解析】

试题分析：（1）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，离子方程式为OH-+H+=H2O；加入NaOH 20～ 200mL 时，生成沉淀并达到最大值，Mg2+ 、Al3+恰好完全沉淀，离子方程式Mg2++2OH-=Mg（OH）2 Al3++3OH-=Al（OH）3；由图象可知，从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：Al（OH）3 + OH-=AlO2-+2 H2O；（2）当NaOH溶液200mL时，沉淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，二者物质的量之和为0.35mol，溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可知此时n（Na2SO4）=1/2n（NaOH）；所以n（Na2SO4）=1/2×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的浓度为2.5mol/L；当NaOH溶液240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2，物质的量为0.15mol，所以沉淀量最大，Mg(OH)2为0.15mol，Al(OH)3为0.35mol-0.15mol=0.2mol，由元素守恒可知n（Al）=n[Al(OH)3]=0.2mol，n（Mg）=n[Mg(OH)2]=0.15mol，所以镁和铝的总质量为0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g；（3）沉淀量最大，此时为Mg（OH）2和Al（OH）3，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n（NaOH）的1/2倍，所以n（Na2SO4）=1/2×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的浓度为=2.5mol/L；（4）根据以上分析可知n（Al）=0.2mol，n（Mg）=0.15mol，根据电子转移守恒可知2n（H2）=3n（Al）+2n（Mg）=3×0.2mol+2×0.15mol=0.9mol，所以n（H2）=0.45mol，故氢气体积为0.45mol×22.4mol/L=10.08L。

【考点定位】有关镁铝金属混合物的图像计算

【名师点睛】本题考查有关镁、铝的图像计算，通常由于其涵盖的知识丰富,考查方式直观、精炼,对思维能力的要求高，做这类题要学会看图一看坐标：弄清横、纵坐标的意义；二看拐点：即关键点，如刚开始产生沉淀、生成沉淀量最大值、沉淀量最小值、沉淀恰好完全消失等；三看比值：即通过分析每个阶段所发生的反应，根据方程式的计量数据得出结论；当沉淀的量恰好达到最大值时，溶液中的离子最少，可以分析此时溶液中的溶质进行求解。