Question

【题目】某研究小组取一定质量的镁铝合金材料投入200 mL稀硫酸中，待固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液体积(V)的关系如图所示。

请回答下列问题：

（1）加入NaOH溶液0～20 mL时，发生反应的离子方程式为__________________________。

（2）加入NaOH溶液体积为220 mL时，沉淀的成分是________________________________。

（3）该合金材料中，镁、铝的物质的量之比为________________________。

（4）稀硫酸的物质的量浓度为__________________________________。

Answer 1

【答案】H++OH-H2O Mg(OH)2、Al(OH)3 3∶4 2.5 mol·L-1

【解析】

（1）由图象可知，从开始至加入20mLNaOH溶液没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，此时发生的反应为H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O；

（2）结合图象可知，加入氢氧化钠溶液体积在200-240mL之间时，氢氧化铝部分溶解，此时沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝的混合物；

（3）根据图象知，n[Mg（OH）2]为0.15mol，n[Mg（OH）2]+n[Al（OH）3]=0.35mol，则n[Al（OH）3]=0.2mol，根据原子守恒计算镁和铝的物质的量之比；当沉淀最大时，镁离子和铝离子全部转化为Mg（OH）2、Al（OH）3，溶液中的溶质是Na2SO4，根据氢氧化钠的物质的量计算硫酸的物质的量浓度。

（1）从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，离子反应为：H++OH-=H2O，故答案为：H++OH-=H2O；

（2）加入NaOH溶液体积为200mL时，生成沉淀达到最大，此时沉淀为Mg（OH）2、Al（OH）3的混合物，当加入220mL氢氧化钠溶液时，氢氧化铝部分溶解，则此时沉淀为Mg（OH）2、Al（OH）3的混合物，故答案为：Mg（OH）2、Al（OH）3；

（3）根据图象知，当加入240mLNaOH时，未溶解的固体就是氢氧化镁，则n[Mg（OH）2]为0.15mol，沉淀最多时，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，n[Mg（OH）2]+n[Al（OH）3]=0.35mol，则n[Al（OH）3]=0.2mol，根据原子守恒得，n（Mg）=n[Mg（OH）2]=0.15mol，n（Al）=n[Al（OH）3]=0.2mol，所以镁和铝的物质的量之比=0.15mol：0.2mol=3：4；氢氧化钠溶液体积200-240mL时，氢氧化钠和氢氧化铝反应Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，根据方程式知，c（NaOH）=0.2mol÷（0.240.2）L=5mol/L，当沉淀最大时，镁离子和铝离子全部转化为Mg（OH）2、Al（OH）3，溶液中的溶质是Na2SO4，根据硫酸钠的化学式得n（NaOH）=2n（H2SO4），所以c（H2SO4）= 1/2（5mol/L×0.2L）÷0.2L=2.5mol/L，故答案为：3：4；2.5mol/L。