Question

将一定质量的Mg和Al的混合物投入2.0mol/L，250 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溶液的体积关系如右图所示。则下列说法正确的是（ ）

A.当加氢氧化钠溶液体积为20mL时，溶液的pH值等于7

B.当加氢氧化钠溶液体积为20mL时，溶液中的溶质只有硫酸镁和硫酸铝

C.NaOH溶液的物质的量浓度为5 mol/L

D.生成的H₂在标准状况下的体积为11.2 L

Answer

C

【解析】

根据图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL时没有沉淀生成，说明在反应中硫酸是过量的。加入的氢氧化钠首先中和剩余的硫酸，反应的化学方程式为H2SO4+2NaOH＝Na2SO4+2H2O。继续加入氢氧化钠，此时开始出现沉淀，发生的反应为Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓。当沉淀达到最大值时再加入氢氧化钠，此时氢氧化铝开始溶解，反应的方程式为NaOH+Al（OH）3＝NaAlO2+2H2O。当沉淀不再减少时，所得沉淀全部为Mg（OH）2，物质的量为0.15mol，则Al（OH）3的物质的量＝0.35mol－0.15mol＝0.2mol，据以上分析解答。

根据图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL时没有沉淀生成，说明在反应中硫酸是过量的。加入的氢氧化钠首先中和剩余的硫酸，反应的化学方程式为H2SO4+2NaOH＝Na2SO4+2H2O。继续加入氢氧化钠，此时开始出现沉淀，发生的反应为Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓、Al3＋＋3OH－＝Al(OH)3↓。当沉淀达到最大值时再加入氢氧化钠，此时氢氧化铝开始溶解，反应的方程式为NaOH+Al（OH）3＝NaAlO2+2H2O。当沉淀不再减少时，所得沉淀全部为Mg（OH）2，物质的量为0.15mol，则Al（OH）3的物质的量＝0.35mol－0.15mol＝0.2mol，

A、当V（NaOH溶液）＝20mL时，溶质有硫酸镁、硫酸铝和硫酸钠，铝离子水解，溶液呈酸性，A错误；

B、根据以上分析可知由图象可知，当加氢氧化钠溶液体积为20mL时，溶液中的溶质有硫酸镁、硫酸铝和硫酸钠，B错误；

C、沉淀量最大时溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可知此时n（NaOH）＝2n（Na2SO4）＝2×0.25L×2mol/L＝1mol，所以NaOH溶液的物质的量浓度为＝5 mol/L，C正确；

D、根据镁原子和铝原子守恒可知n（Al）＝n[Al（OH）3]＝0.2mol，n（Mg）＝n[Mg（OH）2]＝0.15mol。则根据电子转移守恒可知2n（H2）＝3n（Al）+2n（Mg）＝3×0.2mol+2×0.15mol＝0.9mol，因此n（H2）＝0.45mol，所以在标准状况下氢气体积为0.45mol×22.4mol/L＝10.08L，D错误；

答案选C。