Question

19．將一定質(zhì)量的Mg和Al的混合物投入2.0mol/L，250mL稀硫酸中，固體全部溶解并產(chǎn)生氣體．待反應完全后，向所得溶液中加入一定濃度的NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH溶液的體積關系如右圖所示．回答下列問題：
（1）由圖可知加入鎂的物質(zhì)的量是0.15mol
（2）當加入NaOH溶液的體積小于20mL時發(fā)生的離子反應是H⁺+OH^-=H₂O，當加入NaOH溶液的體積大于200mL時發(fā)生的離子反應是Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）加入NaOH溶液體積為200mL時，溶液中的溶質(zhì)的化學式是Na₂SO₄
（4）NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為5mol/L．

Answer 1

分析 由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的0.5倍．從200mL開始，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大時，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，
（1）由鎂元素守恒計算；
（2）由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，再寫離子反應；當加入NaOH溶液的體積大于200mL時，由圖象可知，溶解Al（OH）₃；
（3）加入NaOH溶液體積為200mL時，溶質(zhì)為硫酸鈉；
（4）沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）據(jù)此計算．

解答 解：由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O．當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（Na₂SO₄）等于200mL氫氧化鈉溶液中含有的n（NaOH）的0.5倍．從200mL開始，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，當沉淀不再減少，此時全部為Mg（OH）₂，物質(zhì)的量為0.15mol，所以沉淀量最大時，Mg（OH）₂為0.15mol，Al（OH）₃為0.35mol-0.15mol=0.2mol，
（1）據(jù)鎂元素守恒，Mg（OH）₂～Mg，鎂的物質(zhì)的量為0.15mol，
故答案為：0.15 mol；
（2）由圖象可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，離子反應為H⁺+OH^-=H₂O；當加入NaOH溶液的體積大于200mL時，由圖象可知，這是溶解Al（OH）₃，離子反應為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）當V（NaOH溶液）=200mL時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物質(zhì)的量之和為0.35mol，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，
故答案為：Na₂SO₄；
（4）沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉元素守恒可知此時n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2×0.25L×2mol/L=1mol，所以Na0H溶液的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{1mol}{0.2L}$=5 mol/L，
故答案為：5 mol/L．

點評 本題以圖象題的形式考查混合物反應的計算，題目難度中等，正確分析圖象中各階段發(fā)生的反應為解答關鍵，注意守恒思想在化學計算中的應用，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．