Question

【題目】將可能含有少量碳、硅雜質的a克鎂鋁合金投入100mL一定物質的量濃度的鹽酸中，合金部分溶解，過濾，向所得溶液中滴加5mol/L NaOH溶液至過量，生成沉淀的質量與加入氫氧化鈉溶液的體積的關系如圖所示．
（1）原合金中Mg、Al的質量各是多少？
（2）鹽酸的物質的量濃度是多少？
（3）取過濾后所得濾渣，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，可生成標準狀況下0.112LH2 ， 則a的最小值是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖可知，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后有剩余，此時發生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H2O．繼續滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時為Mg（OH）2和Al（OH）3，二者質量之和為19.4g，溶液為氯化鈉溶液．再繼續滴加NaOH溶液，到沉淀量開始進行，到沉淀量最小時，沉淀為Mg（OH）2，質量為11.6g，故到沉淀量最大，Al（OH）3的質量為19.4g﹣11.6g=7.8g．

由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）3]= =0.1mol，所以m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，

n（Mg）=n[Mg（OH）2]= =0.2mol，所以m（Mg）=0.2mol×24g/mol=4.8g，

答：m（Mg）=4.8g，m（Al）=2.7g

（2）解：加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的鹽酸，此時溶液中溶質為AlCl3、MgCl2、NaCl，根據氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl），根據鈉元素守恒此時溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.02L×5mol/L=0.1mol，所以n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl）=3×0.1mol+2×0.2mol+0.1mol=0.8mol，原鹽酸的物質的量濃度為 =8mol/L，

答：鹽酸的物質的量濃度為8mol/L

（3）解：由圖可知，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后有剩余，說明取過濾后所得濾渣成分無Mg、Al，為碳、硅雜質，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，碳與氫氧化鈉不反應，硅和氫氧化鈉反應，反應方程式為：Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑，標準狀況下0.112LH2，n= = =0.005mol，所以向其中加入足量1mol/L NaOH溶液生成氫氣，n（Si）= n（H2）=0.0025mol，n（Si）=nM=0.0025mol×28g/mol=0.07g，所以a的最小值=4.8g+2.7g+0.07=7.57g，

答：a的最小值是7.57g

【解析】（1）由圖可知，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后有剩余，此時發生的反應為：HCl+NaOH=NaCl+H2O．繼續滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時為Mg（OH）2和Al（OH）3 ， 二者質量之和為19.4g，溶液為氯化鈉溶液．再繼續滴加NaOH溶液，到沉淀量開始進行，到沉淀量最小時，沉淀為Mg（OH）2 ， 質量為11.6g，故到沉淀量最大，Al（OH）3的質量為19.4g﹣11.6g=7.8g， 由元素守恒可知，n（Al）=n[Al（OH）3]，n（Mg）=n[Mg（OH）2]，再利用m=nM計算Al、Mg的質量；（2）加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的鹽酸，此時溶液中溶質為AlCl3、MgCl2、NaCl，根據氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl），根據鈉元素守恒此時溶液中n（NaCl）=n（NaOH），據此計算出n（HCl），再利用c= 計算鹽酸的物質的量濃度；（3）由圖可知，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后有剩余，說明取過濾后所得濾渣成分無Mg、Al，為碳、硅雜質，向其中加入足量1mol/L NaOH溶液，硅和氫氧化鈉反應，依據反應的方程式結合碳與氫氧化鈉不反應，硅和氫氧化鈉反應進行計算．