Question

把一定质量的镁、铝混合物投入到2 mol·L^－1的盐酸中，待金属完全溶解后，向溶液中加入2 mol·L^－1的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积关系如图所示。

（1）金属铝的质量为____________。

（2）a的取值范围是________________。

（3）盐酸的体积是________mL。

（4）的最大值是____________。

（5）80～90 mL对应反应的离子方程式________________。

Answer

（1）0.54 g（2）0≤a<50（3）80（4）2.5（5）Al(OH)3＋OH－===AlO2-＋2H2O

【解析】

试题分析：（1）根据图可知，首先发生的反应是中和过量的酸：H++OH-=H2O，然后是沉淀两种金属离子：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓、Al3++3OH-=Al（OH）3↓，最后是Al（OH）3的溶Al（OH）3+OH-=AlO2-，从横坐标80mL到90mL这段可以求出n（Al（OH）3）=0.01mol，则n（Al）=n（Al（OH）3）=2×0.01=0.02mol，质量为0.02×27=0.54g。

（2）假设盐酸溶解金属后不剩，这种情况下，酸恰好与合金反应完全，即a=0，通过极值法，当合金中完全是铝时，因为沉淀Al3+需要NaOH溶液的体积为30mL，从图可知，中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为50mL，但是假设不成立，最大值是不存在的，所以的取值范围为 0≤a＜50。

（3）当碱加入80ml时，盐酸变成了氯化钠和水，镁铝转变成了Mg（OH）2↓和Al（OH）3↓，据化合物中氯离子和氢氧根都为-1价，一个替换一个，所以氯离子物质的量=氢氧根的物质的量，又因为二者浓度相同，所以体积相同=80ml。

（4）n（Al）=n（Al（OH）3）=2mol•L-1×0.01L=0.02mol，所以沉淀Al3+需要的OH-为0.06mol，即NaOH溶液的体积为0.06/2=0.03L=30mL，镁离子和铝离子沉淀完全消耗的碱的体积为80-a，若假设盐酸不剩，所以沉淀Mg2+需要NaOH溶液的体积最大值为50mL，求出n （Mg）的最大值为0.025mol，所以该合 金中镁铝两元素物质的量之比的最大值为2.5。

（5）80～90 mL时氢氧化铝沉淀溶解，对应反应为：Al(OH)3＋OH－===AlO2-＋2H2O。

考点：考查与图像有关的计算