Question

将一定质量的Mg和Al混合物投入400 mL稀硫酸中，固体全部溶解并产生气体。待反应完全后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示。

计算：

Mg和Al的总质量为__________g;硫酸的物质的量浓度为_________;生成的H₂物质的量为________

Answer

（1）18 g （2）2.5 mol/l （3） 0.9mol

【解析】

试题分析：由图象可知，从开始至加入NaOH溶液40mL，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，当V（NaOH溶液）=400mL时，沉淀量最大，此时为Mg(OH)2 和Al(OH)3 ，二者物质的量之和为0.7mol，溶液中溶质为Na2SO4 ，根据钠元素守恒可知此时n（Na2SO4 ）等于400mL氢氧化钠溶液中含有的n（NaOH）的0.5倍．从400mL开始，NaOH溶解Al(OH)3 ，发生反应NaOH+Al(OH)3 = NaAlO2 +2H2O，当沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2 ，物质的量为0.3mol，所以沉淀量最大时，Mg(OH)2 为0.3mol，Al(OH)3 为0.7mol-0.3mol=0.4mol，所以该阶段消耗n（NaOH）=n[Al(OH)3 ]=0.4mol，氢氧化钠的浓度为0.4/(0.48-0.4) =5mol/L．

（1）由元素守恒可知n（Al）=n[Al(OH)3 ]=0.4mol，n（Mg）=n[Mg(OH)2 ]=0.3mol，Mg和Al的总质量为0.4mol×27g/mol+0.3mol×24g/mol=18g;

（2）沉淀量最大，此时为Mg(OH)2 和Al(OH)3 ，溶液中溶质为Na2SO4 ，根据钠元素守恒可知此时n（NaOH） =2n（Na2SO4 ）=0.4L×5mol/L=2mol，所以n（Na2SO4 ）=1mol，所以硫酸的浓度为1/0.4=2.5mol/L，

（3）由（1）中可知n（Al）=0.4mol，n（Mg）=0.3mol，根据电子转移守恒可知2n（H2）=3n（Al）+2n（Mg）=3×0.4mol+2×0.3mol=1.8mol，所以n（H2）=0.9mol，

答：生成的H2物质的量为0.9mol。

考点：考查有关镁铝的化学计算。