Question

12．将一块镁铝的合金投入1mo1•L^-1的一定体积的稀盐酸中，待合金完全溶解后，往溶液里滴入1mo1•L^-1的NaOH溶液，生成沉淀物质的量与加入NaOH溶液体积（单位mL）的关系如图．下列说法中不正确的是（　　）

• A． 由图可以确定该镁铝合金中铝的质量为0.27g
• B． 当滴入1mo1•L^-1的NaOH溶液85mL时，所得沉淀为Mg（OH）₂和Al（OH）₃
• C． 由图可以确定a的取值范围为：0≤a≤50
• D． 由图可以确定该合金中镁铝物质的量之比0＜$\frac{n（Mg）}{n（AI）}$＜2.5

Answer 1

分析 由图可知，0～amL首先发生的反应是中和过量的酸：H⁺+OH^-=H₂O，amL～8mL是沉淀两种金属离子：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，80mL～90mL是Al（OH）₃的溶解：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，
A．根据n=cV计算n（NaOH），根据方程式计算n[Al（OH）₃]，根据铝原子守恒结合m=nM计算Al的质量；
B．NaOH溶液85mL时，Al（OH）₃部分溶解；
C．当a=0时，沉淀中Mg（OH）₂物质的量最大，进而合金中金属镁的最大量，据此计算该合金中两元素物质的量之比的最大值；
D．采用极限假设法，当金属全部是金属铝时剩余的酸最多，a的值最大来判断a得取值范围．

解答 解：由图可知，0～amL首先发生的反应是中和过量的酸：H⁺+OH^-=H₂O，amL～8mL是沉淀两种金属离子：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，80mL～90mL是Al（OH）₃的溶解：Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-，
A．从横坐标80mL到90mL这段，消耗n（NaOH）=0.01L×1mol/L=0.01mol，由Al（OH）₃+OH^-=[Al（OH）₄]^-可知n（Al（OH）₃）=0.01mol，再根据Al原子守恒得n（Al）=n（Al（OH）₃）=0.01mol，故m（Al）=0.01mol×27g/mol=0.27g，故A正确；
B．加入NaOH溶液85mL时，只有5mL用于氢氧化铝的溶解，由图可知氢氧化铝完全溶解需要10mLNaOH溶液，故Al（OH）₃部分溶解，故所得沉淀的成分为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，故B正确；
C．假设盐酸溶解金属后不剩，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，剩余盐酸最大，a值最大，沉淀0.01molAl³⁺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50mL，由于金属为混合物，所以的取值范围为 0≤a＜50，故C错误；
D．当a=0时，沉淀中Mg（OH）₂物质的量最大，沉淀最大时消耗n（NaOH）=0.08L×1mol/L=0.08mol，故根据氢氧根守恒，Mg（OH）₂物质的量最大值=$\frac{0.08mol-0.01mol×3}{2}$=0.025mol，即合金中Mg的最大物质的量为0.025mol，故该合金中镁铝物质的量之比$\frac{n（Mg）}{n（Al）}$的最大值为$\frac{0.025mol}{0.01mol}$=2.5，故0＜$\frac{n（Mg）}{n（AI）}$＜2.5，故D正确；
故选C．

点评 本题以图象形式考查了镁铝的性质、混合物反应的计算等知识，题目难度中等，明确图象中各个阶段发生的反应是解本题关键，明确极值法在化学计算中的应用．