Question

将一定质量的镁和铝混合物投入200mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入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．则下列说法不正确的是(  )

A．镁和铝的总质量为9 g

B．最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸

C．硫酸的物质的量浓度为2.5 mol•L^-1

D．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L

Answer

D

【解析】

试题分析：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．当V(NaOH溶液)=200mL时，沉淀量最大，此时为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)等于200mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的，从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3:NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，当V(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，由于从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3:NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，所以该阶段消耗n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.2mol，氢氧化钠的浓度为=5mol/L。A、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，故A正确；B、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，故B正确；C、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)的倍，所以n(Na2SO4)=×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的浓度为=2.5mol/L，故C正确；D、由A中可知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，故D错误；故选D。

【考点定位】考查镁、铝的重要化合物；有关混合物反应的计算

【名师点晴】本题考查镁铝的重要化合物，以图象题的形式考查，题目难度中等，注意分析图象各阶段的物质的量的关系，根据各阶段的化学反应，利用守恒计算。注意这类图像上的几个特殊点：图像的最高点对应溶液的成分，本题中为硫酸钠，可以迅速计算出酸或碱的未知量；图像下降后的水平部分的起点，对应的沉淀只有氢氧化镁等(氢氧化铝完全溶解)，根据图像可以迅速求出氢氧化铝的量等。