Question

6．將M克鈉和鋁的混合物投入到一定量的水中，金屬全部溶解，并收集到標準狀況下體積為N升的氣體，在所得溶液中逐滴加入1mol/L H₂SO₄，所得沉淀的物質(zhì)的量隨滴入硫酸溶液的體積變化如圖所示；已知：A、C點對應的橫坐標數(shù)據(jù)分別是500mL和2500mL，則
（1）M=73，N=56；
（2）B點對應的橫坐標數(shù)據(jù)是1000mL．
（3）寫出圖象中AB段發(fā)生反應的離子方程式AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓．

Answer 1

分析 鈉鋁的混合物置于水中，金屬全部溶解，發(fā)生反應為2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑；由圖象可知加入硫酸沒有立即產(chǎn)生沉淀，則首先發(fā)生反應2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O，該階段消耗硫酸500mL，說明金屬鈉過量，鋁不足，過量的金屬鈉的物質(zhì)的量為：n（Na）=n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×1mol/L×0.5L=1mol；然后加入的硫酸發(fā)生反應2NaAlO₂+H₂SO₄+2H₂O═Na₂SO₄+2Al（OH）₃↓，生成氫氧化鋁沉淀；最后發(fā)生反應2Al（OH）₃↓+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+6H₂O，加入2500mL硫酸溶液時，生成的氫氧化鋁沉淀完全溶解，從偏鋁酸鈉開始沉淀至沉淀完全溶解總共消耗硫酸的物質(zhì)的量為：1mol/L×（2.5L-0.5L）=2mol；根據(jù)反應2NaAlO₂+4H₂SO₄═Na₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+4H₂O及鋁元素守恒可知：n（Al）=$\frac{1}{2}$n（H₂SO₄）=1mol，根據(jù)反應2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑可知，與鋁反應消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：n（Na）=n（Al）=1mol，所以混合金屬中含有鈉的物質(zhì)的量為：1mol+1mol=2mol，據(jù)此進行計算．

解答 解：鈉鋁的混合物置于水中，金屬全部溶解，發(fā)生反應為：2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑，
由圖象可知，加入硫酸沒有立即產(chǎn)生沉淀，則首先發(fā)生反應：2NaOH+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O，該階段消耗硫酸500mL，說明金屬鈉過量，鋁不足，過量的金屬鈉的物質(zhì)的量為：n（Na）=n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×1mol/L×0.5L=1mol；
然后加入的硫酸發(fā)生反應：2NaAlO₂+H₂SO₄+2H₂O═Na₂SO₄+2Al（OH）₃↓，生成氫氧化鋁沉淀，
最后發(fā)生反應：2Al（OH）₃↓+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+6H₂O，加入2500mL硫酸溶液時，生成的氫氧化鋁沉淀完全溶解，
從偏鋁酸鈉開始沉淀至沉淀完全溶解總共消耗硫酸的物質(zhì)的量為：1mol/L×（2.5L-0.5L）=2mol，
根據(jù)反應2NaAlO₂+4H₂SO₄═Na₂SO₄+Al₂（SO₄）₃+4H₂O及鋁元素守恒可知：n（Al）=$\frac{1}{2}$n（H₂SO₄）=1mol，根據(jù)反應2Na+2H₂O═2NaOH+H₂↑、2Al+2H₂O+2NaOH═2NaAlO₂+3H₂↑可知，與鋁反應消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：n（Na）=n（Al）=1mol，所以混合金屬中含有鈉的物質(zhì)的量為：1mol+1mol=2mol，
（1）混合金屬的總質(zhì)量為：Mg=27g/mol×1mol+23g/mol×2mol=73g；
根據(jù)電子守恒可知，鈉和鋁完全反應生成氫氣的物質(zhì)的量為：$\frac{1mol×3+2mol×1}{2}$=2.5mol，標準狀況下2.5mol氫氣的體積為：22.4L/mol×2.5mol=56L，即N=56，
故答案為：73；56；
（2）B點時鋁元素完全轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀，其溶質(zhì)為硫酸鈉，根據(jù)質(zhì)量守恒可知：n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（Na）=2mol×$\frac{1}{2}$=1mol，消耗1mol/L的硫酸溶液的體積為：$\frac{1mol}{1mol/L}$=1L=1000mL，
故答案為：1000；
（3）根據(jù)分析可知，AB段偏鋁酸根離子與氫離子反應生成氫氧化鋁沉淀，反應的離子方程式為：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓，
故答案為：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確圖象曲線變化對應的反應實質(zhì)為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學計算能力．