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【题目】将可能含有少量碳、硅杂质的a克镁铝合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中,合金部分溶解,过滤,向所得溶液中滴加5mol/L NaOH溶液至过量,生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积的关系如图所示.
(1)原合金中Mg、Al的质量各是多少?
(2)盐酸的物质的量浓度是多少?
(3)取过滤后所得滤渣,向其中加入足量1mol/L NaOH溶液,可生成标准状况下0.112LH2 , 则a的最小值是多少?

【答案】
(1)解:由图可知,从开始至加入NaOH溶液20mL,没有沉淀生成,说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余,此时发生的反应为:HCl+NaOH=NaCl+H2O.继续滴加NaOH溶液,到沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3,二者质量之和为19.4g,溶液为氯化钠溶液.再继续滴加NaOH溶液,到沉淀量开始进行,到沉淀量最小时,沉淀为Mg(OH)2,质量为11.6g,故到沉淀量最大,Al(OH)3的质量为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,恰好中和剩余的盐酸,此时溶液中溶质为AlCl3、MgCl2、NaCl,根据氯元素守恒有n(HCl)=3n(AlCl3)+2n(MgCl2)+n(NaCl),根据钠元素守恒此时溶液中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,原盐酸的物质的量浓度为 =8mol/L,

答:盐酸的物质的量浓度为8mol/L


(3)解:由图可知,从开始至加入NaOH溶液20mL,没有沉淀生成,说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余,说明取过滤后所得滤渣成分无Mg、Al,为碳、硅杂质,向其中加入足量1mol/L NaOH溶液,碳与氢氧化钠不反应,硅和氢氧化钠反应,反应方程式为:Si+2NaOH+H2O═Na2SiO3+2H2↑,标准状况下0.112LH2,n= = =0.005mol,所以向其中加入足量1mol/L NaOH溶液生成氢气,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)由图可知,从开始至加入NaOH溶液20mL,没有沉淀生成,说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余,此时发生的反应为:HCl+NaOH=NaCl+H2O.继续滴加NaOH溶液,到沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3 , 二者质量之和为19.4g,溶液为氯化钠溶液.再继续滴加NaOH溶液,到沉淀量开始进行,到沉淀量最小时,沉淀为Mg(OH)2 , 质量为11.6g,故到沉淀量最大,Al(OH)3的质量为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计算Al、Mg的质量;(2)加入20mLNaOH溶液,恰好中和剩余的盐酸,此时溶液中溶质为AlCl3、MgCl2、NaCl,根据氯元素守恒有n(HCl)=3n(AlCl3)+2n(MgCl2)+n(NaCl),根据钠元素守恒此时溶液中n(NaCl)=n(NaOH),据此计算出n(HCl),再利用c= 计算盐酸的物质的量浓度;(3)由图可知,从开始至加入NaOH溶液20mL,没有沉淀生成,说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后有剩余,说明取过滤后所得滤渣成分无Mg、Al,为碳、硅杂质,向其中加入足量1mol/L NaOH溶液,硅和氢氧化钠反应,依据反应的方程式结合碳与氢氧化钠不反应,硅和氢氧化钠反应进行计算.

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