Question

把一定质量的镁、铝混合物投入到1mol?L^-1的盐酸中，待金属完全溶解后，向溶液中加入1mol?L^-1的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积关系如图所示．则：
（1）金属铝的质量为

 

g
（2）a的取值范围是

 

 ml．
（3）n（Mg）/n（Al）的最大值是

 

．

Answer 1

考点：铝的化学性质,化学方程式的有关计算,镁的化学性质

专题：计算题

分析：（1）根据氢氧化钠的体积在80至90ml段内，所有的氢氧化钠用于溶解氢氧化铝，根据氢氧化钠的量确定氢氧化铝的量，根据原子守恒确定金属铝的量；
（2）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；
（3）根据图象中消耗的氢氧化钠的量确定合金中金属镁的最大量，进而确定该合金中两元素物质的量之比的最大值．

解答： 解：（1）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^-=[Al（OH）₄]^-，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，即为0.27g，
故答案为：0.27；
（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，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，
故答案为：0≤a＜50；  
（3）n（Al）=n（Al（OH）₃）=1mol?L^-1×0.01L=0.01mol，所以沉淀Al³⁺需要的OH^-为0.03mol，即NaOH溶液的体积为30mL，镁离子和铝离子沉淀完全消耗的碱的体积为80-a，若假设盐酸不剩，所以沉淀Mg²⁺需要NaOH溶液的体积最大值为50mL，求出n （Mg）的最大值为0.025mol，所以该合金中镁铝两元素物质的量之比的最大值为2.5，
故答案为：2.5．

点评：本题考查混合物的有关计算及镁、铝的化学性质等，明确发生的化学反应及反应与图象的对应关系是解答本题的关键，注意利用元素守恒的方法来解答，题目难度较大．