Question

將一定質(zhì)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5mol?L^-1 NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量n與加入NaOH溶液的體積V的變化如圖所示．請(qǐng)通過(guò)計(jì)算回答：
（1）混合物中鎂與鋁的質(zhì)量之比

 

，
（2）硫酸的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．

Answer 1

考點(diǎn)：鋁的化學(xué)性質(zhì),鎂的化學(xué)性質(zhì),有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)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)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(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n（NaOH）的

1

2

倍．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，物質(zhì)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，以此來(lái)計(jì)算．

解答： 解：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)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)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(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n（NaOH）的

1

2

倍．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，物質(zhì)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，
（1）混合物中鎂與鋁的質(zhì)量之比為0.15mol×24g/mol：0.2mol×27g/mol=2：3，故答案為：2：3；
（2）由上述分析可知，從200mL到240mL可知c（NaOH）=

0.2mol

0.24L-0.2L

=5mol/L，沉淀量最大，此時(shí)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，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n（NaOH）的

1

2

倍，所以n（Na₂SO₄）=

1

2

×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的濃度為

0.5mol

0.2L

=2.5mol/L，故答案為：2.5．

點(diǎn)評(píng)：本題考查鎂鋁的重要化合物及圖象題的形式考查分析及計(jì)算能力，把握?qǐng)D象各階段中的反應(yīng)及物質(zhì)的量的關(guān)系為解答的關(guān)鍵，注意利用守恒法計(jì)算，題目難度中等．