Question

【題目】某研究小組取一定質量的鎂鋁合金材料投入200 mL稀硫酸中，待固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質的量(n)與加入NaOH溶液體積(V)的關系如圖所示。

請回答下列問題：

（1）加入NaOH溶液0～20 mL時，發生反應的離子方程式為__________________________。

（2）加入NaOH溶液體積為220 mL時，沉淀的成分是________________________________。

（3）該合金材料中，鎂、鋁的物質的量之比為________________________。

（4）稀硫酸的物質的量濃度為__________________________________。

Answer 1

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

【解析】

（1）由圖象可知，從開始至加入20mLNaOH溶液沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，此時發生的反應為H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O；

（2）結合圖象可知，加入氫氧化鈉溶液體積在200-240mL之間時，氫氧化鋁部分溶解，此時沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物；

（3）根據圖象知，n[Mg（OH）2]為0.15mol，n[Mg（OH）2]+n[Al（OH）3]=0.35mol，則n[Al（OH）3]=0.2mol，根據原子守恒計算鎂和鋁的物質的量之比；當沉淀最大時，鎂離子和鋁離子全部轉化為Mg（OH）2、Al（OH）3，溶液中的溶質是Na2SO4，根據氫氧化鈉的物質的量計算硫酸的物質的量濃度。

（1）從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發生的反應為：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O，離子反應為：H++OH-=H2O，故答案為：H++OH-=H2O；

（2）加入NaOH溶液體積為200mL時，生成沉淀達到最大，此時沉淀為Mg（OH）2、Al（OH）3的混合物，當加入220mL氫氧化鈉溶液時，氫氧化鋁部分溶解，則此時沉淀為Mg（OH）2、Al（OH）3的混合物，故答案為：Mg（OH）2、Al（OH）3；

（3）根據圖象知，當加入240mLNaOH時，未溶解的固體就是氫氧化鎂，則n[Mg（OH）2]為0.15mol，沉淀最多時，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁，n[Mg（OH）2]+n[Al（OH）3]=0.35mol，則n[Al（OH）3]=0.2mol，根據原子守恒得，n（Mg）=n[Mg（OH）2]=0.15mol，n（Al）=n[Al（OH）3]=0.2mol，所以鎂和鋁的物質的量之比=0.15mol：0.2mol=3：4；氫氧化鈉溶液體積200-240mL時，氫氧化鈉和氫氧化鋁反應Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O，根據方程式知，c（NaOH）=0.2mol÷（0.240.2）L=5mol/L，當沉淀最大時，鎂離子和鋁離子全部轉化為Mg（OH）2、Al（OH）3，溶液中的溶質是Na2SO4，根據硫酸鈉的化學式得n（NaOH）=2n（H2SO4），所以c（H2SO4）= 1/2（5mol/L×0.2L）÷0.2L=2.5mol/L，故答案為：3：4；2.5mol/L。