把一块镁铝合金投入盐酸中,完全溶解后
镁与盐酸生成氯化镁,铝和盐酸生成氯化铝,当然还有过量的盐酸,它会与氢氧化钠中和生成氯化钠与水
氯化镁和氢氧化钠生成氢氧化镁沉淀,氯化铝和氢氧化钠生成偏铝酸钠(NaAlO2)
所以最后剩氢氧化镁,偏铝酸钠(NaAlO2),氯化钠与水
根据图可知,首先发生的反应是中和过量的酸:H++OH-=H2O,然后是沉淀两种金属离子:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓、Al3++3OH-=Al(OH)3↓,最后是Al(OH)3的溶解:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,从横坐标80mL到90mL这段可以求出n[Al(OH)3]=0.01mol,则n(Al)=n(Al(OH)3)=0.01mol,所以Al3+消耗的NaOH溶液的体积为
0.01mol×3 |
1mol/L |
(1)沉淀量最大时,溶液溶质为NaCl,此时加入1mol/L NaOH溶液的体积为80mL,根据氯离子、钠离子守恒可知n(HCl)=n(NaCl)=n(NaOH),所以V(HCl)×1mol/L=1mol/L×80mL,所以V(HCl)=80mL,
答:盐酸的体积为80mL;
(2)假设盐酸溶解金属后不剩,这种情况下,酸恰好与合金反应完全,即a=0,通过极值法,当合金中完全是铝时,当金属全部是金属铝时剩余的酸最多,因为沉淀Al3+需要NaOH溶液的体积为30mL,从图可知,中和过量的酸所消耗的碱液体积最大为80mL-30mL=50mL,最大值是不存在的,所以a的取值范围为 0≤a<50,
答:a的取值范围为 0≤a<50;
(3)第三阶段,氢氧化铝溶解Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O,因为此时消耗NaOH10mL,所以n(Al3+)=0.01mol,第四阶段无反应,沉淀全为Mg(OH)2,若a=0,n(Mg2+)取得最大值,第一阶段,和Al3+反应的NaOH为30mL,所以此时和Mg2+反应的NaOH为50ml,(Mg2+)max=0.025mol,所以0<n(Mg2+)<0.025mol,
答:n(Mg2+)的取值范围为0<n(Mg2+)<0.025mol;
(4)a=30时,和Mg2+反应的NaOH溶液为(80-30-30)=20ml,此时n(Mg2+)=1mol/L×0.02L×
1 |
2 |
答:b的值为0.02.
B、第三阶段,氢氧化铝溶解Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O,因为此时消耗NaOH10mL,所以n(Al3+)=n(Al)=0.01mol;第二阶段,氢氧化铝沉淀Al3++3OH-=Al(OH)3,该过程需要NaOH0.03mol,体积为30mL;当a=0时,盐酸没有剩余,与氢氧化钠反应的离子是镁离子和铝离子,铝离子一定,镁离子物质的量最大,此时与镁离子反应的氢氧化钠的体积=80mL-30mL=50mL,50mL氢氧化钠的物质的量为0.05mol,镁离子的物质的量是0.025mol,所以
n(Mg) |
n(Al) |
0.025mol |
0.01mol |
C、采用极值法计算,当没有铝离子时,生成的沉淀不和氢氧化钠反应导致a值最小,80=a;当生成的沉淀全部是氢氧化铝时,氢氧化铝能和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,导致a值最大,生成氢氧化铝沉淀所用的氢氧化钠体积是溶解氢氧化铝所用氢氧化钠体积的3倍,所以溶解氢氧化铝所用氢氧化钠的体积为
50 |
3 |
D、采用极值法计算,当没有铝离子时,生成的沉淀全部是氢氧化镁,氢氧化镁和氢氧化钠不反应,此时a值最大为90;当生成的沉淀全部是氢氧化铝,生成的氢氧化铝又能和氢氧化钠完全转化为偏铝酸钠时a值最小,生成氢氧化铝所用的氢氧化钠与溶解氢氧化铝所用的氢氧化钠的体积之比=3:1,所以a=
90?30 |
4 |
故选C.
H+ +OH- =H2O
第二阶段 氯化镁和氯化铝和氢氧化钠反应
Mg2+ +2OH- =Mg(OH)2↓
Al3+ +3OH-=Al(OH)3↓
在V(NaOH)=80时,溶液中溶质全为NaCl,所以盐酸的体积为80ml,A正确
第三阶段 氢氧化铝溶解
Al(OH)3 +NaOH =NaAlO2 +2H2O
因为此时消耗NaOH10mL,所以n(Al3+)=0.01mol
第四阶段 无反应 沉淀全为Mg(OH)2
若a=0,n(Mg2+)取得最大值
第一阶段,和Al3+反应的NaOH为30mL,所以此时和Mg2+反应的NaOH为50ml,
n(Mg2+)max=0.025mol
而如图所示a>0,所以n(Mg2+)<0.025mol C正确
因为第一阶段和Al3+反应的NaOH为30mL,假设无Mg2+,a=50,而实际存在Mg2+,所以0<a<50,B正确
a=30时,和Mg2+反应的NaOH为20ml,此时n(Mg2+)=0.01mol
b=n(Mg2+)+n(Al3+) =0.02mol D错误
所以选D