Question

把一块镁铝合金投入到1mol/L HC1溶液里，待合金完全溶解后，再往溶液里加入1mol/L NaOH溶液，生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的关系如图所示．下列说法中错误的是

1. A.
   HCl溶液的体积为80 mL
2. B.
   a的取值范围为0≤a＜50
3. C.
   当a值为30时，b值为0.01
4. D.
   当a值为10时，b值为0.03

Answer 1

C
分析：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=0.03l=30mL．
A、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），计算出80mLNaOH溶液中n（NaOH），据此计算HCl溶液的体积．
B、由图象可知从横坐标80mL到90mL这段可以求出n（Al（OH）₃）=0.01mol，合金的组成可以采用极限假设法，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．
C、a=30时，和Mg²⁺反应的NaOH溶液为20ml，此时n（Mg²⁺）=0.01mol，b为氢氧化镁与氢氧化铝之和，b=n（Mg²⁺）+n（Al³⁺）．
D、a=10时，和Mg²⁺反应的NaOH溶液为（80-10-30）=40ml，此时n（Mg²⁺）=0.02mol，b=n（Mg²⁺）+n（Al³⁺）．
解答：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=0.03l=30mL．
A、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，故A正确；
B、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，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50mL，但是假设不成立，最大值是不存在的，所以的取值范围为 0≤a＜50，故B正确；
C、a=30时，和Mg²⁺反应的NaOH溶液为（80-30-30）=20ml，此时n（Mg²⁺）=1mol/L×0.02L×=0.01mol，b=n（Mg²⁺）+n（Al³⁺）=0.02mol，故C错误；
D、a=10时，和Mg²⁺反应的NaOH溶液为（80-10-30）=40ml，此时n（Mg²⁺）=1mol/L×0.04L×=0.02mol，b=n（Mg²⁺）+n（Al³⁺）=0.03mol，故D正确．
故选：C．
点评：本题考查镁铝及其化合物的性质、结合图象计算，难度较大，清楚各阶段发生的反应是关键．