Question

14．一定質(zhì)量的鎂、鋁混合物投到2mol•L^-1的鹽酸中，待金屬完全溶解后，向溶液中加入2mol•L^-1的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質(zhì)量與加入氫氧化鈉溶液的體積關(guān)系如圖所示．則：
（1）80-90ml對(duì)應(yīng)反應(yīng)的離子方程式Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）金屬鋁的質(zhì)量為0.54g
（3）鹽酸的體積是80ml．
（4）a的取值范圍是0＜a＜50．

Answer 1

分析 0～a段沒(méi)有生成沉淀，說(shuō)明鹽酸過(guò)量，加入的氫氧化鈉與氯化氫反應(yīng)；a～80段開(kāi)始生成沉淀，加入80mL氫氧化鈉溶液后沉淀達(dá)到最大量，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl；80～90段氫氧化鋁開(kāi)始溶解，溶解氫氧化鋁消耗了10mLNaOH，則氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量為：2mol/L×0.01L=0.02mol；當(dāng)加入90mLNaOH溶液后氫氧化鋁完全溶解，此時(shí)沉淀只有氫氧化鎂，
（1）80～90ml為氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；
（2）氫氧化鈉的體積在80至90mL段內(nèi)，所有的氫氧化鈉用于溶解氫氧化鋁，根據(jù)氫氧化鈉的量確定氫氧化鋁的量，根據(jù)原子守恒確定金屬鋁的量；
（3）加入80mL氫氧化鈉溶液時(shí)，溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)質(zhì)量守恒可以計(jì)算出氯化氫的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算出鹽酸的體積；
（4）合金的組成可以采用極限假設(shè)法，當(dāng)金屬全部是金屬鋁時(shí)剩余的酸最多，a的值最大來(lái)判斷a得取值范圍．

解答 解：0～a段沒(méi)有生成沉淀，說(shuō)明鹽酸過(guò)量，加入的氫氧化鈉與氯化氫反應(yīng)；a～80段開(kāi)始生成沉淀，加入80mL氫氧化鈉溶液后沉淀達(dá)到最大量，此時(shí)溶液中的溶質(zhì)為NaCl；80～90段氫氧化鋁開(kāi)始溶解，溶解氫氧化鋁消耗了10mLNaOH，則氫氧化鋁沉淀的物質(zhì)的量為：2mol/L×0.01L=0.02mol；當(dāng)加入90mLNaOH溶液后氫氧化鋁完全溶解，此時(shí)沉淀只有氫氧化鎂．
（1）80～90ml對(duì)應(yīng)反應(yīng)的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）從橫坐標(biāo)80mL到90mL這段可以得出：n（Al（OH）₃）=n（NaOH）=0.01L×2mol/L=0.02mol，則n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.02mol，原混合物中鋁的質(zhì)量為：27g/mol×0.02mol=0.54g，
故答案為：0.54；
（3）加入80mL氫氧化鈉溶液時(shí)，溶質(zhì)為NaCl，則n（HCl）=n（NaOH）=2mol/L×0.08L=0.16mol，
鹽酸的體積為：$\frac{0.16mol}{2mol/L}$=0.08L=80mL，
故答案為：80；
（4）假設(shè)鹽酸溶解金屬后沒(méi)有剩余，此時(shí)酸恰好與合金反應(yīng)完全，即a=0，通過(guò)極值法，當(dāng)合金中完全是鋁時(shí)，因?yàn)槌恋鞟l³⁺需要消耗NaOH溶液的體積為30mL，從圖可知，中和過(guò)量的酸所消耗的堿液體積最大為50mL，但是假設(shè)不成立，最大值是不存在的，所以的取值范圍為 0＜a＜50，
故答案為：0＜a＜50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，明確圖象各階段發(fā)生的反應(yīng)羧基解題的關(guān)鍵，注意守恒法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用．