Question

將Mg、Al混合粉末加入1mol/L的HCl溶液中充分反應(yīng)，固體全部溶解，生成標(biāo)況下的氣體x ml，再向反應(yīng)后的溶液中加入1mol/L的NaOH溶液，產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量與所加NaOH溶液的體積的關(guān)系如圖所示．求：
（1）若V_a=30ml，V_b=80ml，V_c=90ml，求：
①HCl溶液的體積V（HCl）=

 

ml．
②Mg、Al的物質(zhì)的量之比為

n(Mg)

n(Al)

=

 

．
③產(chǎn)生氣體的體積為x=

 

ml．
（2）若V_a=30ml，V_c=90ml，求V_b的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）①根據(jù)圖象知，0-Va段發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，Va-Vb段發(fā)生的反應(yīng)為：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂+2 NaCl、2AlCl₃+6NaOH=2Al（OH）₃+3 NaCl，Vb-Vc段發(fā)生的反應(yīng)為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，所以當(dāng)沉淀最大量時(shí)，溶液中溶質(zhì)是氯化鈉，根據(jù)氯化鈉中原子守恒計(jì)算鹽酸的體積；
②根據(jù)生成偏鋁酸鈉需要?dú)溲趸�鈉的量計(jì)算生成氫氧化鋁需要?dú)溲趸�鈉的量，則Va-Vb之間氫氧化鈉的量減去和鋁離子反應(yīng)的氫氧化鈉的量就是和鎂離子反應(yīng)的氫氧化鈉的量，再根據(jù)原子守恒計(jì)算鎂鋁的物質(zhì)的量之比；
③根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算生成氣體的體積；
（2）采用極限法進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）①根據(jù)圖象知，0-Va段發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O，Va-Vb段發(fā)生的反應(yīng)為：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂+2 NaCl、2AlCl₃+6NaOH=2Al（OH）₃+3 NaCl，Vb-Vc段發(fā)生的反應(yīng)為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，所以當(dāng)沉淀最大量時(shí)，溶液中溶質(zhì)是氯化鈉，
根據(jù)HCl+NaOH=NaCl+H₂O知，鹽酸的體積=

1mol/L×(0.08-0)L

1mol/L

=80mL，
故答案為：80mL；
②根據(jù)Al---Al（OH）₃---OH^-知，鋁的物質(zhì)的量=

1mol/L×(0.09-0.08)L

1

×1=0.01mol；
根據(jù)Mg--Mg（OH）₂知n（Mg）=

1

2

×1×(0.08-0.03-0.01×3)mol=0.01mol，
所以鎂和鋁的物質(zhì)的量之比=0.01mol：0.01mol=1，
故答案為：1；
③根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒知，生成氫氣的體積=

0.01mol×2+0.01mol×3

2

×22.4L/mol=0.56L=560mL，
故答案為：560；
（2）當(dāng)金屬全部為鋁時(shí)，需要的氫氧化鈉V_b最少，根據(jù)2AlCl₃+6NaOH=2Al（OH）₃+3 NaCl和Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O知，（Vb-Va）：（Vc-Vb）=3：1，則Vb=30mL+

90mL-30mL

4

×3=75mL，
當(dāng)金屬全部為鎂時(shí)，需要的氫氧化鈉V_b最多，（Vc-Vb）的氫氧化鈉全部和鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，則 Vc=Vb=90mL，實(shí)際上金屬是鎂鋁合金，所以氫氧化鈉的體積介于二者之間，即75＜Vb＜90，
故答案為：75＜Vb＜90．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鎂、鋁和酸、堿之間的反應(yīng)，明確圖象中各段發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意（2）題中采用極限法來分析解答，難度中等．