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把一块镁铝合金投入到1mol/L盐酸中,待合金完全溶解后,再往溶液里加入1mol/LNaOH溶液,生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积的变化如图所示.求:(1)盐酸的体积(2)a的取值范围(3)n

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把一块镁铝合金投入到1mol/L盐酸中,待合金完全溶解后,再往溶液里加入1mol/LNaOH溶液,生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积的变化如图所示.求:
(1)盐酸的体积
(2)a的取值范围
(3)n(Mg2+)的取值范围
(4)当a值为30时,b值.
▼优质解答
答案和解析
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
0.01mol×3
1mol/L
=0.03L=30mL,
(1)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,
答:盐酸的体积为80mL;
(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,当金属全部是金属铝时剩余的酸最多,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80mL-30mL=50mL,最大值是不存在的,所以a的取值范围为 0≤a<50,
答:a的取值范围为 0≤a<50;
(3)第三阶段,氢氧化铝溶解Al(OH)3 +NaOH=NaAlO2+2H2O,因为此时消耗NaOH10mL,所以n(Al3+)=0.01mol,第四阶段无反应,沉淀全为Mg(OH)2,若a=0,n(Mg2+)取得最大值,第一阶段,和Al3+反应的NaOH为30mL,所以此时和Mg2+反应的NaOH为50ml,(Mg2+max=0.025mol,所以0<n(Mg2+)<0.025mol,
答:n(Mg2+)的取值范围为0<n(Mg2+)<0.025mol;
(4)a=30时,和Mg2+反应的NaOH溶液为(80-30-30)=20ml,此时n(Mg2+)=1mol/L×0.02L×
1
2
=0.01mol,b=n(Mg2+)+n(Al3+)=0.02mol,
答:b的值为0.02.
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