Question

向一定量的Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺混合溶液中加入Na₂O₂的量与生成沉淀和气体的量（纵坐标）的关系如图所示，则溶液中NH₄⁺、Mg²⁺、Al³⁺三种离子的物质的量之比为（　　）

A．1：1：2

B．2：1：2

C．2：2：1

D．9：2：4

Answer 1

分析：由图可知，沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.3mol，沉淀最小时，为氢氧化镁，故n[Mg（OH）₂]=0.1mol，据此计算n[Al（OH）₃]，根据镁元素可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]；
生成的气体为氨气与氧气，由图可知溶液加入0.4molNa₂O₂以后，再加Na₂O₂，气体的增加量增大，故加入0.4molNa₂O₂时，气体的物质的量为0.2mol，为氧气，NH₄⁺没有参加反应，沉淀达最大值，故溶液中Mg²⁺、Al³⁺都恰好完全反应，从0.4mol到0.5mol时，沉淀的量不变，发生反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，根据该阶段消耗的过氧化钠计算溶液中n（NH₄⁺），据此解答．

解答：解：由图可知，沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.3mol，沉淀最小时，为氢氧化镁，故n[Mg（OH）₂]=0.1mol，故n[Al（OH）₃]=0.3mol-0.1mol=0.2mol，根据镁元素可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.1mol，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，
生成的气体为氨气与氧气，由图可知溶液加入0.4molNa₂O₂以后，再加Na₂O₂，气体的增加量增大，故加入0.4molNa₂O₂时，气体的物质的量为0.2mol，为氧气，NH₄⁺没有参加反应，沉淀达最大值，故溶液中Mg²⁺、Al³⁺都恰好完全反应，从0.4mol到0.5mol时，沉淀的量不变，发生反应2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂，NH₄⁺+OH^-=NH₃↑+H₂O，0.1molNa₂O₂与水反应生成0.2molNaOH，故溶液中n（NH₄⁺）=0.2mol，
所以溶液中n（NH₄⁺）：n（Mg²⁺）：n（Al³⁺）=0.2mol：0.1mol：0.2mol=2：1：2，
故选B．

点评：考查镁铝及其化合物的性质、化学图象计算等，难度中等，掌握镁铝及其化合物的性质理清各阶段发生的反应是解题关键，注意根据沉淀的量计算溶液中n（Mg²⁺）、n（Al³⁺）．