Question

15．將一定質量的鎂和鋁的固體混合物投入200mL稀鹽酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量與加入的NaOH溶液體積的變化關系如圖所示．
（1）寫出將固體混合物投入稀鹽酸中所發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑
（2）寫出加入NaOH的體積為200～240mL時反應的離子方程式：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O
（3）計算在反應過程中放出的氣體在標準狀況下的體積為10.08L
（4）原固體混合物的質量為9g
（5）所用氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為5mol/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，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，二者物質的量之和為0.35mol，溶液中溶質為NaCl，根據鈉元素守恒可知此時n（NaCl）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）；從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，其物質的量為0.15mol，則沉淀量最大是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，據此進行解答．

解答 解：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，二者物質的量之和為0.35mol，溶液中溶質為NaCl，根據鈉元素守恒可知此時n（NaCl）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）；從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當V（NaOH溶液）=240mL時，沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，其物質的量為0.15mol，則沉淀量最大是Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，
（1）將固體混合物投入稀鹽酸中，所發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式有：Mg與HCl反應、Al與HCl反應，反應的離子方程式分別為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑，
故答案為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Mg+2H⁺=Mg²⁺+H₂↑；
（2）由圖象可知，從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（3）混合物中含有0.15molMg、0.2molAl，根據電子守恒可知生成氫氣的物質的量為：$\frac{0.15mol×2+0.2mol×3}{2}$=0.45mol，標準狀況下0.45mol氫氣的體積為：22.4L/mol×0.45mol=10.08L，
故答案為：10.08L；
（4）混合物中含有0.15molMg、0.2molAl，則混合物的質量為：24g/mol×0.15mol+0.2mol×27g/mol=9g，
故答案為：9g；
（5）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，
故答案為：5mol/L．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確圖象曲線對應的反應原理為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．