Question

将一定质量的镁铝混合物投入200mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示。

（1）写出bc段发生的化学反应方程式___；

（2）镁和铝的总质量为___g；

（3）b点溶液中的溶质为___，硫酸的物质的量浓度为___mol/L；

（4）生成的氢气在标准状况下的体积为___L；

（5）c点溶液中通入足量的CO₂的反应化学方程式为___。

Answer

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O 9 Na2SO4 2.5 10.08 NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

【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，此过程中镁离子、铝离子与氢氧根离子反应生成Mg（OH）2和Al（OH）3；从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3，据此写出反应的离子方程式；根据沉淀的最大量b点可知氢氧化镁和氢氧化铝的总物质的量，c点为氢氧化镁，根据b、c点可知氢氧化铝的物质的量，然后利用质量守恒计算出镁、铝的物质的量，再根据m=nM计算出混合金属的质量。

（1）bc段氢氧化铝溶解，发生的化学反应方程式：Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O；

（2）根据图像可知Mg(OH)2和Al(OH)3的物质的量之和为0.35mol，从200mL到240mL，NaOH溶解Al(OH)3，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Mg(OH)2为0.15mol，Al(OH)3为0.35mol-0.15mol=0.2mol，元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3]=0.2mol，n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15mol，所以镁和铝的总质量0.2mol×27g/mol+0.15mol×24g/mol=9g，

故答案为：9；

（3）b点溶液中的溶质只有Na2SO4，沉淀量最大时为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200mL氢氧化钠溶液中含有n(NaOH)的0.5倍，所以n(Na2SO4)=0.5×0.2L×5mol/L=0.5mol，硫酸的浓度；

（4）根据以上分析，由元素守恒可知金属镁和铝物质的量分别为0.15mol和0.2mol，根据得失电子守恒氢气在标准状况下的体积为：；

（5）c点溶液中的溶质是NaAlO2、Na2SO4，通入足量的CO2，发生反应的化学方程式为：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3。