Question

12．將一定質(zhì)量的鎂和鋁的混合物投入200mL稀硫酸中，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(zhì)的量與加入的NaOH溶液體積的變化關(guān)系如圖所示：
請(qǐng)回答下列問題：
（1）加入0～20mL NaOH溶液，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為OH^-+H⁺=H₂O．
（2）加入200～240mL NaOH溶液，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（3）鎂和鋁的總質(zhì)量為9g．
（4）NaOH溶液和稀硫酸的物質(zhì)的量濃度分別為5mol•L^-1、2.5mol•L^-1．

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(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當(dāng)V（NaOH溶液）=200mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時(shí)n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的$\frac{1}{2}$n（NaOH）；從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時(shí)，沉淀不再減少，此時(shí)全部為Mg（OH）₂，其物質(zhì)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(jù)此進(jìn)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，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當(dāng)V（NaOH溶液）=200mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時(shí)n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的$\frac{1}{2}$n（NaOH）；從200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當(dāng)V（NaOH溶液）=240mL時(shí)，沉淀不再減少，此時(shí)全部為Mg（OH）₂，其物質(zhì)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）加入0～20mL NaOH溶液，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為NaOH與H₂SO₄反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：OH^-+H⁺=H₂O，
故答案為：OH^-+H⁺=H₂O；
（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；
（4）混合物中含有0.15molMg、0.2molAl，則鎂和鋁的總質(zhì)量為：24g/mol×0.15mol+0.2mol×27g/mol=9g，
故答案為：9；
（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，
H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
1 mol                2mol
C×20ml        5mol/L×20ml
則C=2.5mol/L，
故答案為：5；2.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，明確圖象曲線對(duì)應(yīng)的反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握守恒思想在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．