Question

7．某研究小組取一定質(zhì)量的鎂鋁合金材料投入200mL稀硫酸中，待固體全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物質(zhì)的量（n）與加入NaOH溶液的體積（V）的關(guān)系如圖所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題
（1）加入NaOH溶液0～20mL時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O．
（2）加入NaOH溶液體積為220mL時(shí)，沉淀的成分為Mg（OH）₂、Al（OH）₃．
（3）該合金材料中，鎂、鋁合金的物質(zhì)的量之比為3：4，H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為2.5mo/L．

Answer 1

分析 （1）圖象可知，從開(kāi)始至加入20mLNaOH溶液沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
（2）結(jié)合圖象可知，加入氫氧化鈉溶液體積在200-240mL之間時(shí)，氫氧化鋁部分溶解，此時(shí)沉淀為氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物；
（3）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(jì)算鎂和鋁的物質(zhì)的量之比；當(dāng)沉淀最大時(shí)，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(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）從開(kāi)始至加入NaOH溶液40mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，離子反應(yīng)為：H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）加入NaOH溶液體積為200mL時(shí)，生成沉淀達(dá)到最大，此時(shí)沉淀為Mg（OH）₂、Al（OH）₃的混合物，當(dāng)加入220mL氫氧化鈉溶液時(shí)，氫氧化鋁部分溶解，則此時(shí)沉淀熔融為Mg（OH）₂、Al（OH）₃的混合物，
故答案為：Mg（OH）₂、Al（OH）₃；
（3）根據(jù)圖象知，當(dāng)加入240mLNaOH時(shí)，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(shí)，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；
氫氧化鈉溶液體積200-240mL時(shí)，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）=$\frac{0.2mol}{（0.24-0.2）L}$=5mol/L，
當(dāng)沉淀最大時(shí)，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$\frac{1}{2}$n（NaOH）=n（H₂SO₄），所以c（H₂SO₄）=$\frac{\frac{1}{2}（5mol/L×0.2L）}{0.2L}$=2.5mol/L，
故答案為：3：4；2.5mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的計(jì)算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握Mg、Al元素及其化合物性質(zhì)，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．