Question

一定质量的镁、铝混合物投到2mol?L^-1的盐酸中，待金属完全溶解后，向溶液中加入2mol?L^-1的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积关系如图所示．则：
（1））80～90ml对应反应的离子方程式

 

．
（2）金属铝的质量为

 

（3）盐酸的体积是

 

ml．
（4）a的取值范围是

 

．
（5）n（Mg）/n（Al）的最大值是

 

．

Answer 1

考点：离子方程式的有关计算,镁、铝的重要化合物,有关混合物反应的计算

专题：

分析：0～a段没有生成沉淀，说明盐酸过量，加入的氢氧化钠与氯化氢反应；a～80段开始生成沉淀，加入80mL氢氧化钠溶液后沉淀达到最大量，此时溶液中的溶质为NaCl；80～90段氢氧化铝开始溶解，溶解氢氧化铝消耗了10mLNaOH，则氢氧化铝沉淀的物质的量为：2mol/L×0.01L=0.02mol；当加入90mLNaOH溶液后氢氧化铝完全溶解，此时沉淀只有氢氧化镁，
（1）80～90ml对应反应为氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水，据此写出反应的离子方程式；
（2）根据氢氧化钠的体积在80至90mL段内，所有的氢氧化钠用于溶解氢氧化铝，根据氢氧化钠的量确定氢氧化铝的量，根据原子守恒确定金属铝的量；
（3）加入80mL氢氧化钠溶液时，溶质为NaCl，根据质量守恒可以计算出氯化氢的物质的量，再根据V=

n

c

计算出盐酸的体积；
（4）合金的组成可以采用极限假设法，当金属全部是金属铝时剩余的酸最多，a的值最大来判断a得取值范围；
（5）根据图象中消耗的氢氧化钠的量确定合金中金属镁的最大量，进而确定该合金中两元素物质的量之比的最大值．

解答： 解：0～a段没有生成沉淀，说明盐酸过量，加入的氢氧化钠与氯化氢反应；a～80段开始生成沉淀，加入80mL氢氧化钠溶液后沉淀达到最大量，此时溶液中的溶质为NaCl；80～90段氢氧化铝开始溶解，溶解氢氧化铝消耗了10mLNaOH，则氢氧化铝沉淀的物质的量为：2mol/L×0.01L=0.02mol；当加入90mLNaOH溶液后氢氧化铝完全溶解，此时沉淀只有氢氧化镁，
（1）根据分析可知，80～90ml对应反应的离子方程式：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）从横坐标80mL到90mL这段可以得出：n（Al（OH）₃）=0.02mol，则n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.02mol，原混合物中铝的质量为：27g/mol×0.02mol=0.54g，
故答案为：0.54；
（3）加入80mL氢氧化钠溶液时，溶质为NaCl，则：n（HCl）=n（NaOH）=2mol/L×0.08L=0.16mol，
盐酸的体积为：

0.16mol

2mol/L

=0.08L=80mL，
故答案为：80；
（4）假设盐酸溶解金属后没有剩余，此时酸恰好与合金反应完全，即a=0，通过极值法，当合金中完全是铝时，因为沉淀Al³⁺需要消耗NaOH溶液的体积为30mL，从图可知，中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为50mL，但是假设不成立，最大值是不存在的，所以的取值范围为 0≤a＜50，
故答案为：0≤a＜50；  
（5）n（Al）=n（Al（OH）₃）=2mol?L^-1×0.01L=0.02mol，所以沉淀Al³⁺需要消耗的OH^-为0.06mol，即NaOH溶液的体积为30mL，镁离子和铝离子沉淀完全消耗的碱的体积为（80-a）mL，若假设盐酸没有剩余，所以沉淀Mg²⁺需要NaOH溶液的体积最大值为：80mL-30mL=50mL，
n （Mg）的最大值为：

2mol/L×0.05L

2

=0.05mol，所以该合金中镁铝两元素物质的量之比的最大值为：0.05mol：0.02mol=2.5，
故答案为：2.5．

点评：本题考查离子方程式的计算、镁、铝的化学性质等知识，题目难度中等，明确发生的化学反应及反应与图象的对应关系是解答本题的关键，注意质量守恒在化学计算中的应用方法．