Question

某研究小組將一定質(zhì)量的鎂鋁合金材料投入200mL硫酸中，固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量n（mol）與加入NaOH溶液的體積V（mL）的變化如圖所示．
請回答下列問題：
（1）該合金材料中，鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為

3：4

（2）硫酸的物質(zhì)的量濃度為

2.5mol/L

．
（3）另取相同質(zhì)量的該合金材料與7.8gNa₂O₂一起投入足量的H₂O中，最終產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

7.84L

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖象知，n[Mg（OH）₂]為0.15mol，n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.35mol，則n[Al（OH）₃]=0.2mol，根據(jù)原子守恒計算鎂和鋁的物質(zhì)的量之比；
（2）當(dāng)沉淀最大時，鎂離子和鋁離子全部轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂、Al（OH）₃，溶液中的溶質(zhì)是Na₂SO₄，根據(jù)氫氧化鈉的物質(zhì)的量計算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）過氧化鈉和水反應(yīng)生成氧氣，鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣，根據(jù)過氧化鈉、鋁的量計算生成氣體的體積．

解答：解：（1）根據(jù)圖象知，當(dāng)加入240mLNaOH時，未溶解的固體就是氫氧化鎂，則n[Mg（OH）₂]為0.15mol，沉淀最多時，沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁，n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.35mol，則n[Al（OH）₃]=0.2mol，根據(jù)原子守恒得，n（Mg）=n[Mg（OH）₂]=0.15mol，n（Al）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，
所以鎂和鋁的物質(zhì)的量之比=0.15mol：0.2mol=3：4，
故答案為：3：4；
（2）氫氧化鈉溶液體積200-240mL時，氫氧化鈉和氫氧化鋁反應(yīng)Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，根據(jù)方程式知，C（NaOH）=

0.2mol

(0.24-0.2)L

=5mol/L，
當(dāng)沉淀最大時，鎂離子和鋁離子全部轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂、Al（OH）₃，溶液中的溶質(zhì)是Na₂SO₄，
根據(jù)硫酸鈉的化學(xué)式得

1

2

n（NaOH）=n（H₂SO₄），所以c（H₂SO₄）=

1 2 (5mol/L×0.2L)

0.2L

=2.5mol/L，
故答案為：2.5mol/L；
（3）過氧化鈉和水反應(yīng)生成氧氣和氫氧化鈉，反應(yīng)方程式為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑，根據(jù)方程式知，生成n（NaOH）=

7.8g 78g/mol

2

×4=0.4mol，生成氧氣體積=

7.8g 78g/mol

2

×1×22.4L/mol=1.12L，
鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，根據(jù)方程式知，0.2mol完全溶解需要n（NaOH）=0.2mol＜0.4mol，所以氫氧化鈉過量，則生成氫氣體積=

0.2mol

2

×3×22.4L/mol=6.72L，
所以生成氣體體積=1.12L+6.72L=7.84L，
故答案為：7.84L．

點(diǎn)評：本題考查了鎂鋁混合物的有關(guān)計算，根據(jù)圖象分析，明確圖象中各個拐點(diǎn)溶液中的溶質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意（3）中要進(jìn)行過量計算，很多同學(xué)不進(jìn)行過量計算而導(dǎo)致錯誤，難度較大．