Question

将一定质量的Mg和Al混合物投入400mL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。

（1）原混合物中Mg和Al的质量之比为____。

（2）生成的H₂在标准状况下的体积为____。

（3）加入NaOH溶液的物质的量浓度为____。

（4）稀硫酸的物质的量浓度为____。

（5）写出NaOH体积在200-240mL之间所发生的离子反应方程式____。

Answer

2∶3 10.08L 5mol/L 1.25mol/L Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

【解析】

由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，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)=200mL时，沉淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，二者物质的量之和为

0.35mol，溶液中溶质为Na2SO4；从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3，NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，当V(NaOH溶液)=

240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2，物质的量为0.15mol，所以沉淀量最大，Mg(OH)2为0.15mol，Al(OH)3为

0.35mol−0.15mol=0.2mol。

（1）由元素守恒可知，n(Al)=n[Al(OH)3]=0.2mol，n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15mol，所以镁和铝的质量之比为：0.15mol×24g/mol：

0.2mol×27g/mol=2：3，故答案为：2：3；

（2）由A中可知，n(Al)=0.2mol，n(Mg)=0.15mol，根据电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3×0.2mol+2×0.15mol=

0.9mol，所以n(H2)=0.45mol，故氢气体积为0.45mol×22.4mol/L=10.08L，故答案为：10.08L；

（3）由200∼240mL发生Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，所以该阶段消耗n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.2mol，氢氧化钠的浓度为：0.2mol/(0.24L−0.2L)=5mol/L，故答案为：5mol/L；

（4）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(Na2SO4)等于240mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的1/2倍，所以n(Na2SO4)=1/2×0.2L×5mol/L=0.5mol，所以硫酸的浓度为：0.5mol/0.4L=1.25mol/L，故答案为：1.25mol/L；

（5）从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3，NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，其离子反应方程式为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+

2H2O，故答案为：Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O。