Question

【題目】一定質量的鎂、鋁混合物投到2 mol·L－1的鹽酸中，待金屬完全溶解后，向溶液中加入2 mol·L－1的氫氧化鈉溶液，生成沉淀的質量與加入氫氧化鈉溶液的體積關系如圖所示。則：

（1）80-90ml對應反應的離子方程式_____________；

（2）金屬鋁的質量為____________g；

（3）鹽酸的體積是____________mL；

（4）a的取值范圍是________________。

Answer 1

【答案】Al(OH)3+ OH－＝AlO2－+2H2O 0.54g 80mL 0＜a＜50

【解析】

0～a段沒有生成沉淀，說明鹽酸過量，加入的氫氧化鈉與氯化氫反應；a～80段開始生成沉淀，加入80mL氫氧化鈉溶液后沉淀達到最大量，此時溶液中的溶質為NaCl；80～90段氫氧化鋁開始溶解，溶解氫氧化鋁消耗了10mLNaOH，則氫氧化鋁沉淀的物質的量為：2mol/L×0.01L=0.02mol；當加入90mLNaOH溶液后氫氧化鋁完全溶解，此時沉淀只有氫氧化鎂，
（1）80～90ml為氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水；
（2）氫氧化鈉的體積在80至90mL段內，所有的氫氧化鈉用于溶解氫氧化鋁，根據氫氧化鈉的量確定氫氧化鋁的量，根據原子守恒確定金屬鋁的量；
（3）加入80mL氫氧化鈉溶液時，溶質為NaCl，根據質量守恒可以計算出氯化氫的物質的量，再根據V=計算出鹽酸的體積；
（4）合金的組成可以采用極限假設法，當金屬全部是金屬鋁時剩余的酸最多，a的值最大來判斷a得取值范圍。

（1）根據圖可知，首先發生的反應是中和過量的酸：H++OH-＝H2O，然后是沉淀兩種金屬離子：Mg2++2OH-＝Mg（OH）2↓、Al3++3OH-＝Al（OH）3↓，最后是Al（OH）3的溶解：Al(OH)3+ OH－＝AlO2－+2H2O，即80～90ml對應反應的離子方程式為Al(OH)3+ OH－＝AlO2－+2H2O；

（2）從橫坐標80mL到90mL這段可以求出n（Al（OH）3）＝n（OH－）＝2 mol·L－1×0.01L＝0.02mol，則n（Al）＝n（Al（OH）3）＝0.02mol，即為0.54g；

（3）鎂、鋁混合物投到鹽酸中，生成氯化鎂和氯化鋁，并且從圖上可知鹽酸過量，當加入氫氧化鈉溶液后，氫氧化鈉先與過量的酸反應生成氯化鈉，后氫氧化鈉又與氯化鎂和氯化鋁反應生成氯化鈉，當氫氧化鈉溶液的體積為80mL時，鹽酸中的氯離子都與鈉離子結合成氯化鈉，根據原子守恒可知，n（HCl）＝n（NaOH）＝2 mol·L－1×0.08L＝0.16mol，則鹽酸的體積為V＝＝0.16mol÷2mol/L＝0.08L＝80mL；

（4）假設鹽酸溶解金屬后不剩，這種情況下，酸恰好與合金反應完全，即a＝，通過極值法，當合金中完全是鋁時，因為沉淀Al3+需要NaOH溶液的體積為30mL，從圖可知，中和過量的酸所消耗的堿液體積最大為50mL，但是假設不成立，最大值是不存在的，所以的取值范圍為0＜a＜50。