Question

9．将一定质量的镁和铝混合物投入200mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示．则下列说法不正确的是（　　）

• A． 最初20 mLNaOH溶液用于中和过量的硫酸
• B． 20-200 mL过程中：溶液中发生两个沉淀反应
• C． 200-240 mL过程中：溶液中只发生Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O
• D． 生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L

Answer 1

分析 由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；
当V（NaOH溶液）=200mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物质的量之和为0.35mol，溶液中溶质为Na₂SO₄，根据钠元素守恒可知此时n（Na₂SO₄）等于200mL氢氧化钠溶液中含有的n（NaOH）的$\frac{1}{2}$倍；
从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，当V（NaOH溶液）=240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg（OH）₂，物质的量为0.15mol，所以沉淀量最大，Mg（OH）₂为0.15mol，Al（OH）₃为0.35mol-0.15mol=0.2mol，由于从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以该阶段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，氢氧化钠的浓度为：$\frac{0.2mol}{0.24L-0.20L}$=5mol/L，据此进行解答．

解答 解：由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O；当V（NaOH溶液）=200mL时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，二者物质的量之和为0.35mol，溶液中溶质为Na₂SO₄，根据钠元素守恒可知此时n（Na₂SO₄）等于200mL氢氧化钠溶液中含有的n（NaOH）的$\frac{1}{2}$倍．从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，当V（NaOH溶液）=240mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg（OH）₂，物质的量为0.15mol，所以沉淀量最大，Mg（OH）₂为0.15mol，Al（OH）₃为0.35mol-0.15mol=0.2mol，由于从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）3：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以该阶段消耗n（NaOH）=n[Al（OH）₃]=0.2mol，氢氧化钠的浓度为：$\frac{0.2mol}{0.24L-0.20L}$=5mol/L，
A．由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余，此时发生的反应为：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O，故A正确；
B.20-200 mL过程中，镁离子、铝离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁、氢氧化镁沉淀，涉及两个反应，故B正确；
C．从200mL到240mL，NaOH溶解Al（OH）₃：NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，故C正确；
D、由A中可知n（Al）=0.2mol，n（Mg）=0.15mol，根据电子转移守恒可知2n（H₂）=3n（Al）+2n（Mg）=3×0.2mol+2×0.15mol=0.9mol，所以n（H₂）=0.45mol，故氢气体积为0.45mol×22.4mol/L=10.08L，故D错误．
故选D．

点评 本题考查混合物反应的计算、镁铝的重要化合物性质，以图象题的形式考查，题目难度中等，注意分析图象各阶段的物质的量的关系，根据各阶段的化学反应，利用守恒计算，试题培养了学生的化学计算能力．