Question

15．將一定質量的鎂和鋁混合物投入200mL 硫酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量n與加入NaOH溶液的體積V的變化如圖所示．則下列說法不正確的是（　�。�

• A． 鎂和鋁的總質量為9g
• B． 最初20 mLNaOH溶液用于中和過量的硫酸
• C． 硫酸的物質的量濃度為2.5mol/L
• D． 鎂和鋁混合物投入硫酸中生成的氫氣在標準狀況下的體積為11.2L

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)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.35mol，溶液中溶質為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0.5倍．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，物質的量為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，
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)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
C．沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質為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$\frac{1}{2}$，據(jù)此計算；
D．由A中可知n（Al）=0.2mol，n（Mg）=0.15mol，根據(jù)電子轉移守恒可知2n（H₂）=3n（Al）+2n（Mg），據(jù)此計算n（H₂），再根據(jù)V=nVm計算氫氣體積．

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)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質的量之和為0.35mol，溶液中溶質為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$\frac{1}{2}$；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，物質的量為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，所以鎂和鋁的總質量為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0.5倍，所以n（Na₂SO₄）=0.5×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的濃度為：$\frac{0.5mol}{0.2L}$=2.5mol/L，故C正確；
D．由A中可知n（Al）=0.2mol，n（Mg）=0.15mol，根據(jù)電子轉移守恒可知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混合物反應的計算及鎂鋁的重要化合物性質，題目難度中等，注意分析圖象各階段的物質的量的關系，利用各階段的化學反應利用守恒關系進行計算．