Question

3．將5.1g鎂鋁合金溶于60mL 5.0mol•L^-1H₂SO₄溶液中，完全溶解后再加入65mL10.0mol•L^-1的NaOH溶液，得到沉淀的質量為9.7g，繼續(xù)滴加NaOH溶液時沉淀會減少．
（1）當加入60mLNaOH溶液時，可使溶液在硫酸中的Mg²⁺和Al³⁺恰好完全沉淀．
（2）計算合金溶于硫酸時所產生的氫氣在標準狀況下的體積．

Answer 1

分析 所發(fā)生的反應為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄，Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄，
（1）當鎂離子、鋁離子完全沉淀時，反應后溶質為硫酸鈉，根據硫酸的物質的量及質量守恒計算出氫氧化鈉的物質的量，然后根據V=$\frac{n}{c}$計算出需要氫氧化鈉溶液的體積；
（2）根據（1）可計算出溶解的氫氧化鋁的物質的量，從而可知鎂離子、鋁離子完全轉化成沉淀時的總質量，然后設出合金中鎂、鋁的物質的量，分別根據總質量、設出沉淀的質量列式計算即可．

解答 解：所發(fā)生的反應為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑，MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄，
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄，
（1）n（H₂SO₄）=0.06L×5mol/L=0.3mol，當硫酸中的Mg和Al恰好完全沉淀時，溶液成分為Na₂SO₄，
此時n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×0.3mol=0.6mol，
所以V（NaOH）=$\frac{0.6mol}{10mol/L}$=0.06L=60mL，
故答案為：60；
（2）當加入60mlNaOH溶液時，鎂鋁恰好沉淀，當加入n（NaOH）=0.065L×10mol/L=0.65mol時，
NaOH過量的物質的量為：0.65mol-0.6mol=0.05mol，發(fā)生反應為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
則溶解的n（Al（OH）₃）=0.05mol，m[Al（OH）₃]=0.05mol×78g/mol=3.9g，
所以硫酸中的Mg和Al恰好完全沉淀的質量應為：3.9g+9.7g=13.6g，
設混合物中含有xmolMg，ymolAl，則
$\left\{\begin{array}{l}{24x+27y=5.1}\\{58x+78y=13.6}\end{array}\right.$，
解得：x=0.1、y=0.1，
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑
0.1mol         0.1mol
2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑
0.1mol             0.15mol
n（H₂）=0.1mol+0.15mol=0.25mol，
產生的氫氣在標準狀況下的體積為：V（H₂）=0.25mol×22.4L/mol=5.6L，
答：合金溶于硫酸時所產生的氫氣在標準狀況下的休積為5.6L．

點評 本題考查混合物的計算，題目難度中等，正確判斷加入65mL10.0mol•L^-1的NaOH溶液所反應的程度為解答該題的關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用，試題培養(yǎng)了學生的化學計算能力．