Question

【題目】某研究小組取一定質(zhì)量的鎂鋁合金材料投入200 mL稀硫酸中，待固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量(n)與加入NaOH溶液體積(V)的關(guān)系如圖所示。

請回答下列問題：

（1）加入NaOH溶液0～20 mL時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

（2）加入NaOH溶液體積為220 mL時(shí)，沉淀的成分是________________________________。

（3）該合金材料中，鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為________________________。

（4）稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為__________________________________。

Answer 1

【答案】H++OH-H2O Mg(OH)2、Al(OH)3 3∶4 2.5 mol·L-1

【解析】

（1）由圖象可知，從開始至加入20mLNaOH溶液沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O；

（2）結(jié)合圖象可知，加入氫氧化鈉溶液體積在200-240mL之間時(shí)，氫氧化鋁部分溶解，此時(shí)沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物；

（3）根據(jù)圖象知，n[Mg（OH）2]為0.15mol，n[Mg（OH）2]+n[Al（OH）3]=0.35mol，則n[Al（OH）3]=0.2mol，根據(jù)原子守恒計(jì)算鎂和鋁的物質(zhì)的量之比；當(dāng)沉淀最大時(shí)，鎂離子和鋁離子全部轉(zhuǎn)化為Mg（OH）2、Al（OH）3，溶液中的溶質(zhì)是Na2SO4，根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度。

（1）從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，離子反應(yīng)為：H++OH-=H2O，故答案為：H++OH-=H2O；

（2）加入NaOH溶液體積為200mL時(shí)，生成沉淀達(dá)到最大，此時(shí)沉淀為Mg（OH）2、Al（OH）3的混合物，當(dāng)加入220mL氫氧化鈉溶液時(shí)，氫氧化鋁部分溶解，則此時(shí)沉淀為Mg（OH）2、Al（OH）3的混合物，故答案為：Mg（OH）2、Al（OH）3；

（3）根據(jù)圖象知，當(dāng)加入240mLNaOH時(shí)，未溶解的固體就是氫氧化鎂，則n[Mg（OH）2]為0.15mol，沉淀最多時(shí)，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁，n[Mg（OH）2]+n[Al（OH）3]=0.35mol，則n[Al（OH）3]=0.2mol，根據(jù)原子守恒得，n（Mg）=n[Mg（OH）2]=0.15mol，n（Al）=n[Al（OH）3]=0.2mol，所以鎂和鋁的物質(zhì)的量之比=0.15mol：0.2mol=3：4；氫氧化鈉溶液體積200-240mL時(shí)，氫氧化鈉和氫氧化鋁反應(yīng)Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，根據(jù)方程式知，c（NaOH）=0.2mol÷（0.240.2）L=5mol/L，當(dāng)沉淀最大時(shí)，鎂離子和鋁離子全部轉(zhuǎn)化為Mg（OH）2、Al（OH）3，溶液中的溶質(zhì)是Na2SO4，根據(jù)硫酸鈉的化學(xué)式得n（NaOH）=2n（H2SO4），所以c（H2SO4）= 1/2（5mol/L×0.2L）÷0.2L=2.5mol/L，故答案為：3：4；2.5mol/L。