Question

某研究小组将一定质量的镁铝合金材料投入200mL硫酸中，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（mol）与加入NaOH溶液的体积V（mL）的变化如图所示．
请回答下列问题：
（1）该合金材料中，镁、铝的物质的量之比为

3：4

（2）硫酸的物质的量浓度为

2.5mol/L

．
（3）另取相同质量的该合金材料与7.8gNa₂O₂一起投入足量的H₂O中，最终产生的气体在标准状况下的体积为

7.84L

．

Answer 1

分析：（1）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；
（2）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；
（3）过氧化钠和水反应生成氧气，铝和氢氧化钠反应生成氢气，根据过氧化钠、铝的量计算生成气体的体积．

解答：解：（1）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，
故答案为：3：4；
（2）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

(0.24-0.2)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

1

2

n（NaOH）=n（H₂SO₄），所以c（H₂SO₄）=

1 2 (5mol/L×0.2L)

0.2L

=2.5mol/L，
故答案为：2.5mol/L；
（3）过氧化钠和水反应生成氧气和氢氧化钠，反应方程式为2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根据方程式知，生成n（NaOH）=

7.8g 78g/mol

2

×4=0.4mol，生成氧气体积=

7.8g 78g/mol

2

×1×22.4L/mol=1.12L，
铝和氢氧化钠反应生成氢气，反应方程式为2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根据方程式知，0.2mol完全溶解需要n（NaOH）=0.2mol＜0.4mol，所以氢氧化钠过量，则生成氢气体积=

0.2mol

2

×3×22.4L/mol=6.72L，
所以生成气体体积=1.12L+6.72L=7.84L，
故答案为：7.84L．

点评：本题考查了镁铝混合物的有关计算，根据图象分析，明确图象中各个拐点溶液中的溶质是解本题关键，注意（3）中要进行过量计算，很多同学不进行过量计算而导致错误，难度较大．