Question

將可能含有少量碳、硅雜質(zhì)的a克鎂鋁合金投入100mL一定物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，合金部分溶解，過(guò)濾，向所得溶液中滴加5mol/L NaOH溶液至過(guò)量，生成沉淀的質(zhì)量與加入氫氧化鈉溶液的體積的關(guān)系如圖所示．
（1）原合金中Mg、Al的質(zhì)量各是多少？
（2）鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少？
（3）取過(guò)濾后所得濾渣，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，可生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.112LH₂，則a的最小值是多少？

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,鎂、鋁的重要化合物

專題：

分析：（1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．繼續(xù)滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時(shí)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者質(zhì)量之和為19.4g，溶液為氯化鈉溶液．再繼續(xù)滴加NaOH溶液，到沉淀量開始進(jìn)行，到沉淀量最小時(shí)，沉淀為Mg（OH）₂，質(zhì)量為11.6g，故到沉淀量最大，Al（OH）₃的質(zhì)量為19.4g-11.6g=7.8g，
由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）₃]，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]，再利用m=nM計(jì)算Al、Mg的質(zhì)量；
（2）加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的鹽酸，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為AlCl₃、MgCl₂、NaCl，根據(jù)氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl₃）+2n（MgCl₂）+n（NaCl），根據(jù)鈉元素守恒此時(shí)溶液中n（NaCl）=n（NaOH），據(jù)此計(jì)算出n（HCl），再利用c=

n

V

計(jì)算鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，說(shuō)明取過(guò)濾后所得濾渣成分無(wú)Mg、Al，為碳、硅雜質(zhì)，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，硅和氫氧化鈉反應(yīng)，依據(jù)反應(yīng)的方程式結(jié)合碳與氫氧化鈉不反應(yīng)，硅和氫氧化鈉反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．繼續(xù)滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時(shí)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者質(zhì)量之和為19.4g，溶液為氯化鈉溶液．再繼續(xù)滴加NaOH溶液，到沉淀量開始進(jìn)行，到沉淀量最小時(shí)，沉淀為Mg（OH）₂，質(zhì)量為11.6g，故到沉淀量最大，Al（OH）₃的質(zhì)量為19.4g-11.6g=7.8g．
由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）₃]=

7.8g

78g/mol

=0.1mol，所以m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=

11.6g

58g/mol

=0.2mol，所以m（Mg）=0.2mol×24g/mol=4.8g，
答：m（Mg）=4.8g，m（Al）=2.7g；
（2）加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的鹽酸，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為AlCl₃、MgCl₂、NaCl，根據(jù)氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl₃）+2n（MgCl₂）+n（NaCl），根據(jù)鈉元素守恒此時(shí)溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.02L×5mol/L=0.1mol，所以n（HCl）=3n（AlCl₃）+2n（MgCl₂）+n（NaCl）=3×0.1mol+2×0.2mol+0.1mol=0.8mol，原鹽酸的物質(zhì)的量濃度為

0.8mol

0.1L

=8mol/L，
答：鹽酸的物質(zhì)的量濃度為8mol/L；
（3）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，說(shuō)明取過(guò)濾后所得濾渣成分無(wú)Mg、Al，為碳、硅雜質(zhì)，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，碳與氫氧化鈉不反應(yīng)，硅和氫氧化鈉反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：Si+2NaOH+H₂O═Na₂SiO₃+2H₂↑，標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.112LH₂，n=

v

vm

=

0.112L

22.4L/mol

=0.005mol，所以向其中加入足量1mol/L NaOH溶液生成氫氣，n（Si）=

1

2

n（H₂）=0.0025mol，n（Si）=nM=0.0025mol×28g/mol=0.07g，所以a的最小值=4.8g+2.7g+0.07=7.57g，
答：a的最小值是7.57g．

點(diǎn)評(píng)：本題考查鎂鋁化合物性質(zhì)、混合物的計(jì)算，以圖象題的形式考查，題目難度中等，分析圖象各階段的發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，再利用守恒計(jì)算．