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将一定量Mg、Al合金溶于1mol?L-1的HCl溶液中,然后向所得溶液中滴加1mol?L-1的NaOH溶液,产生沉淀的物质的量(n)与滴加的NaOH溶液(mL)体积的关系如下图所示.下列分析的结论中正确的是


  1. A.
    溶解“一定量Mg、Al合金”的HCl溶液的体积为80 mL
  2. B.
    欲给出a的取值范围尚缺少一个条件
  3. C.
    无法确定Mg、Al合金中n(Mg)/n(Al)的最大值
  4. D.
    无法给出实验中产生H2的物质的量
AD
分析:根据图象可知,在滴加NaOH溶液到体积amL过程中,没有沉淀生成,说明盐酸有剩余,滴加的NaOH用于中和剩余盐酸,在amL时,剩余的HCl与滴加的NaOH恰好完全反应,溶液是MgCl2、AlCl3和NaCl混合液.
继续滴加氢氧化钠溶液,开始生成Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,当加入氢氧化钠溶液80ml时,沉淀量最大,说明氯化铝、氯化镁恰好完全反应,此时溶液为氯化钠溶液,根据钠离子守恒可知n(NaCl)=n(NaOH)=0.08ml×1mol/L=0.08mol.再继续滴加氢氧化钠,在加入90mol时,沉淀物质的量最小,是氢氧化镁沉淀,所以加入10ml氢氧化钠溶解氢氧化铝沉淀,此时溶液为氯化钠、偏铝酸钠溶液,根据铝元素、钠元素守恒可知n(NaAlO2)=n[Al(OH)3]=0.01L×1mol/L=0.01mol.所以沉淀量最大时,根据铝元素守恒,氢氧化铝的物质的量为0.01mol.
A、当加入氢氧化钠溶液80ml时,沉淀量最大,说明氯化铝、氯化镁恰好完全反应,此时溶液为氯化钠溶液,根据钠离子守恒可知n(NaCl)=n(NaOH),根据氯元素守恒,所以n(HCl)=n(NaCl);据此计算判断.
B、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、若假设盐酸不剩,即a=0,加入的80ml氢氧化钠溶液用于沉淀Mg2+、Al3+,所以沉淀量最大时,合金中镁元素的物质的量最大,结合氢氧化铝的物质的量,进而确定该合金中两元素物质的量之比的最大值.
D、确定了金属镁和金属铝的量就可以确定生成氢气的量.
解答:根据图象可知,在滴加NaOH溶液到体积amL过程中,没有沉淀生成,说明盐酸有剩余,滴加的NaOH用于中和剩余盐酸,在amL时,剩余的HCl与滴加的NaOH恰好完全反应,溶液是MgCl2、AlCl3和NaCl混合液.
继续滴加氢氧化钠溶液,开始生成Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀,当加入氢氧化钠溶液80ml时,沉淀量最大,说明氯化铝、氯化镁恰好完全反应,此时溶液为氯化钠溶液,根据钠离子守恒可知n(NaCl)=n(NaOH)=0.08ml×1mol/L=0.08mol.再继续滴加氢氧化钠,在加入90mol时,沉淀物质的量最小,是氢氧化镁沉淀,所以加入10ml氢氧化钠溶解氢氧化铝沉淀,此时溶液为氯化钠、偏铝酸钠溶液,根据铝元素、钠元素守恒可知n(NaAlO2)=n[Al(OH)3]=0.01L×1mol/L=0.01mol.所以沉淀量最大时,根据铝元素守恒,氢氧化铝的物质的量为0.01mol.
A、由分析可知溶液中,n(NaCl)=n(NaOH)=0.08ml×1mol/L=0.08mol,根据氯元素守恒,所以n(HCl)=n(NaCl)=0.08mol,所以溶解金属的盐酸的体积为=0.08L=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,所以的取值范围为 0≤a<50,故B错误.
C、若假设盐酸不剩,即a=0,加入的80ml氢氧化钠溶液用于沉淀Mg2+、Al3+,所以沉淀量最大时,合金中镁元素的物质的量最大,根据铝元素守恒,氢氧化铝的物质的量为0.01mol,根据氢氧根守恒可知沉淀中含有氢氧根n(OH-)=n(NaOH)=0.08ml×1mol/L=0.08mol,所以氢氧化镁沉淀为=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C错误;
D、由上述分析可知,金属镁的量不确定,无法判断生成氢气的量的多少,故D正确.
故选:AD.
点评:考查镁、铝化合物混合的有关计算,难度中等,清楚反应过程是解题关键,根据图象分析,明确每一段图象发生的化学反应、知道拐点代表的含义及溶液中溶质的成分,结合方程式对有关问题进行分析.注意守恒思想的运用,使计算简化.
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