Question

1．將一定質(zhì)量的鎂和鋁混合物投入200 mL稀硫酸中，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)的量與加入的NaOH溶液體積的變化關(guān)系如圖所示．則下列說法錯誤的是（　�。�

• A． 鎂和鋁的總質(zhì)量為9 g
• B． 最初20 mL NaOH溶液用于中和過量的稀硫酸
• C． 氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為5 mol•L^-1
• D． 生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2 L

Answer 1

分析 由圖象可知，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，此時發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當(dāng)V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的$\frac{1}{2}$倍．從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，由于從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，氫氧化鈉的濃度為$\frac{0.2mol}{0.24L-0.20L}$=5mol/L，以此來解答．

解答 解：由圖象可知，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，此時發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當(dāng)V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的$\frac{1}{2}$倍．從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，由于從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以該階段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，氫氧化鈉的濃度為$\frac{0.2mol}{0.24L-0.20L}$=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，則鎂和鋁的總質(zhì)量為0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，故A正確；
B．由圖象可知，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，此時發(fā)生的反應(yīng)為H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，故B正確；
C．沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的$\frac{1}{2}$倍，所以n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的濃度為$\frac{0.5mol}{0.2L}$=2.5mol/L，故C錯誤；
D．由A中可知n（Al）=0.2mol，n（Mg）=0.15mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)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，故氫氣體積為0.45mol×22.4mol/L=10.08L，故D錯誤；
故選D．

點評 本題以圖象題的形式考查鎂鋁的重要化合物的性質(zhì)及計算，為高頻考點，把握圖象中各階段的物質(zhì)的量的關(guān)系及各階段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意利用守恒計算，側(cè)重分析與計算能力的綜合考查，題目難度中等．