Question

某无色溶液中含有H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三种阳离子，逐滴加入0.1moL•L^-1NaOH溶液，消耗NaOH溶液体积（X轴）和生成沉淀（Y轴）之间的函数关系如图所示，则溶液中H⁺、Al³⁺、Mg²⁺三种阳离子的物质的量浓度之比为（ ）

A．1：1：1
B．2：2：1
C．2：1：1
D．1：1：2

Answer

根据图象知，横坐标为0-10mL时发生的反应是：H++OH-=H2O，加入10mLNaOH溶液结合中和氢离子，n（H+）=n（NaOH）；
横坐标为10-50mL时发生的化学反应是：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓、Al3++3OH-=Al（OH）3↓，沉淀为最大值时，该阶段消耗40mLNaOH溶液，根据OH-守恒，2n[Mg（OH）2]+3n[Al（OH）3]=n（NaOH），结合镁元素守恒n（Mg2+）=n[Mg（OH）2]；
横坐标为50-60mL时，发生的化学反应是：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，Al（OH）3完全溶解消耗消耗10mLNaOH溶液，根据消耗的氢氧化钠计算n[Al（OH）3]，再根据铝元素守恒可知，n（Al3+）=n[Al（OH）3]，
假定NaOH溶液的浓度为cmol/L，据此计算解答．
【解析】
假定NaOH溶液的浓度为cmol/L，则：
根据图象知，横坐标为0-10mL时发生的反应是：H++OH-=H2O，加入10mLNaOH溶液结合中和氢离子，n（H+）=n（NaOH）=0.01L×cmol/L=0.01cmol；
横坐标为50-60mL时，发生的化学反应是：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O，Al（OH）3完全溶解消耗消耗10mLNaOH溶液，由方程式可知n[Al（OH）3]=n（NaOH）=0.01L×cmol/L=0.01c，再根据铝元素守恒可知，n（Al3+）=n[Al（OH）3]=0.01cmol；
横坐标为10-50mL时发生的化学反应是：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓、Al3++3OH-=Al（OH）3↓，沉淀为最大值时，该阶段消耗40mLNaOH溶液，根据OH-守恒，2n[Mg（OH）2]+3n[Al（OH）3]=n（NaOH），故2n[Mg（OH）2]+0.03c=0.04L×cmol/L，故n[Mg（OH）2]=0.005cmol，
则溶液中H+、Al3+、Mg2+三种阳离子的物质的量浓度之比为0.01c：0.01c：0.005c=2：2：1，
故选B．