Question

将一定质量的镁和铝混合物投入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的变化如下图所示。则下列说法不正确的是

A．生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L

B．最初20 mLNaOH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

D．镁和铝的总质量为9 g

Answer

A

【解析】

试题分析：从图像中看到，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后有剩余，此时发生的反应为：H2 SO4 +2NaOH=Na2 SO4+2H2O；当V(NaOH溶液)=200mL时，沉淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2 和Al(OH)3 ，溶液中溶质为硫酸钠，2n(Na2SO4)=n(NaOH)；当V(NaOH溶液)=240mL时，沉淀不再减少，此时沉淀全部为Mg(OH)2 ．从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3，发生反应NaOH+ Al(OH)3=NaAlO2 +2H2O，故沉淀最大时n[Mg(OH)2]=0.15mol，n[Al(OH)3]= 0.35mol- 0.15mol=0.2mol，所以该阶段消耗的氢氧化钠为0.2mol，故原氢氧化钠溶液浓度c(NaOH)=0.2mol÷0.04L=5mol/L。A．令生成的氢气为xmol，则根据电子转移守恒有2x=0.15×2+0.2×3，解得x=0.45mol，标准状况下V(H2 )=0.45mol×22.4L/mol=10.08L，错误；B．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后有剩余，此时发生的反应为：H2 SO4 +2NaOH=Na2 SO4+2H2O，正确；C．当V(NaOH)=200mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液中溶质为硫酸钠，2n(Na2SO4)=n(NaOH)=0.2L×5mol/L=1mol，n(Na2SO4)=0.5mol，所以原硫酸溶液的浓度为0.5mol÷0.2L=2.5mol/L，正确；D．当V(NaOH)=240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2，故n(Mg)= n[Mg(OH)2]=0.15mol，m(Mg)=0.15mol×24g/mol=3.6g，n(Al)=n[Al(OH)3 ]=0.35mol-0.15mol=0.2mol，m(Al)=0.2mol×27g/mol=5.4g，所以镁和铝的总质量为3.6g+5.4g=9g，正确。

【考点定位】考查图像方法在镁铝的重要化合物计算的应用的知识。

【名师点睛】镁、铝是比较活泼的金属，可以与硫酸发生反应产生盐和氢气，向反应后的溶液中加入NaOH溶液，开始无沉淀产生，说明硫酸过量，此时发生的是酸、碱中和反应；然后再发生沉淀反应，得到的沉淀是Mg(OH)2和Al(OH)3，由于Al(OH)3是两性氢氧化物，可以与过量的NaOH反应，沉淀不再减少时，得到的沉淀为Mg(OH)2。当沉淀达到最大值时，溶液为Na2SO4溶液，根据各种沉淀的物质的量及反应的物质的量关系和消耗溶液的体积关系，利用元素守恒，就可以确定各种待求物理量的数值，从而判断其正误。