Question

向一定量的Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺的混合液中加入Na₂O₂的量（横坐标）与生成沉淀和气体的量（纵坐标）的关系如图所示，则溶液中三种离子的物质的量浓度之比为

1. A.
   3：2：1
2. B.
   1：2：2
3. C.
   1：2：4
4. D.
   1：4：5

Answer 1

B
分析：由图可知，沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.3mol，沉淀最小时，需要过氧化钠0.6mol-0.5mol=0.1mol，0.1molNa₂O₂与水反应生成0.2molNaOH，由反应Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.2mol，据此计算出n[Mg（OH）₂]，根据镁元素可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]．
生成的气体为氨气与氧气，由图可知溶液加入0.05molNa₂O₂以后，再加Na₂O₂，气体的增加减少，故加入0.05molNa₂O₂时，NH₄⁺完全反应，沉淀达最大值，故溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺都恰好完全反应，此时溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺为Na⁺代替，溶液中n（Na⁺）=2n（Na₂O₂）=2×0.5mol=1mol，根据电荷守恒有n（Na⁺）=2n（Mg²⁺）+n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺），据此计算n（NH₄⁺），浓度之比等于物质的量之比．
解答：由图可知，沉淀最大时是氢氧化镁、氢氧化铝沉淀，且n[Mg（OH）₂]+n[Al（OH）₃]=0.3mol，沉淀最小时，需要过氧化钠0.6mol-0.5mol=0.1mol，0.1molNa₂O₂与水反应生成0.2molNaOH，由反应Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.2mol，所以n[Mg（OH）₂]=0.3mol-0.2mol=0.1mol，根据镁元素可知原溶液中n（Mg²⁺）=n[Mg（OH）₂]=0.1mol，根据铝元素守恒可知n（Al³⁺）=n[Al（OH）₃]=0.2mol．
生成的气体为氨气与氧气，右图可知溶液加入0.05molNa₂O₂以后，再加Na₂O₂，气体的增加减少，故加入0.05molNa₂O₂时，NH₄⁺完全反应，沉淀达最大值，故溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺都恰好完全反应，此时溶液中Mg²⁺、NH₄⁺、Al³⁺为Na⁺代替，溶液中n（Na⁺）=2n（Na₂O₂）=2×0.5mol=1mol，根据电荷守恒有n（Na⁺）=2n（Mg²⁺）+n（NH₄⁺）+3n（Al³⁺），即1mol=2×0.1mol+n（NH₄⁺）+3×0.2mol，所以n（NH₄⁺）=0.2mol．
所以溶液中三种离子的物质的量浓度之比为n（Mg²⁺）：n（NH₄⁺）：n（Al³⁺）=0.1mol：0.2mol：0.2mol=1：2：2．
故选：B．
点评：考查镁铝及其化合物的性质、化学图象计算等，难度中等，掌握镁铝及其化合物的性质理清各阶段发生的反应是解题关键．