将一定质量的Mg和Al混合物投入400mL稀硫酸中,固体全部溶解并产生气体.待反应完全后,向所得溶液中加入NaOH溶液,

将一定质量的Mg和Al混合物投入400mL稀硫酸中,固体全部溶解并产生气体.待反应完全后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示.计算:
(1)Mg和Al的总质量为多少g?
(2)硫酸的物质的量浓度为多少?
(3)生成的H2物质的量为多少?
fyn118 1年前 已收到1个回答 举报

闷骚gg 幼苗

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解题思路:由图象可知,从开始至加入NaOH溶液40mL,没有沉淀生成,说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余,此时发生的反应为:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O.当V(NaOH溶液)=400mL时,沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3,二者物质的量之和为0.7mol,溶液中溶质为Na2SO4,根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4)等于400mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍.从400mL开始,NaOH溶解Al(OH)3,发生反应NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O,当沉淀不再减少,此时全部为Mg(OH)2,物质的量为0.3mol,所以沉淀量最大时,Mg(OH)2为0.3mol,Al(OH)3为0.7mol-0.3mol=0.4mol,所以该阶段消耗n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.4mol,氢氧化钠的浓度为[0.4mol/0.48L−0.4L]=5mol/L.
(1)由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3],n(Mg)=n[Mg(OH)2],在根据m=nM计算各自的质量,进而计算金属的总质量;
(2)沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3,溶液中溶质为Na2SO4,根据钠元素守恒可知此时n(NaOH)=2n(Na2SO4),根据硫酸根守恒n(H2SO4)=n(Na2SO4),再根据c=[n/V]计算;
(3)根据电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg),据此计算n(H2).

由图象可知,从开始至加入NaOH溶液40mL,没有沉淀生成,说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后硫酸有剩余,此时发生的反应为:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O.当V(NaOH溶液)=400mL时,沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3,二者物质的量之和为0.7mol,溶液中溶质为Na2SO4,根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4)等于400mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍.从400mL开始,NaOH溶解Al(OH)3,发生反应NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O,当沉淀不再减少,此时全部为Mg(OH)2,物质的量为0.3mol,所以沉淀量最大时,Mg(OH)2为0.3mol,Al(OH)3为0.7mol-0.3mol=0.4mol,所以该阶段消耗n(NaOH)=n[Al(OH)3]=0.4mol,氢氧化钠的浓度为[0.4mol/0.48L−0.4L]=5mol/L.
(1)由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3]=0.4mol,n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.3mol,故Mg和Al的总质量为0.4mol×27g/mol+0.3mol×24g/mol=18g,
答:Mg和Al的总质量为18g;
(2)沉淀量最大,此时为Mg(OH)2和Al(OH)3,溶液中溶质为Na2SO4,根据钠元素守恒可知此时n(NaOH)=2n(Na2SO4)=0.4L×5mol/L=2mol,所以n(Na2SO4)=1mol,所以硫酸的浓度为[1mol/0.4L]=2.5mol/L,
答:硫酸的浓度为2.5mol/L;
(3)由(1)中可知n(Al)=0.4mol,n(Mg)=0.3mol,根据电子转移守恒可知2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3×0.4mol+2×0.3mol=1.8mol,所以n(H2)=0.9mol,
答:生成的H2物质的量为0.9mol.

点评:
本题考点: 有关混合物反应的计算;镁、铝的重要化合物.

考点点评: 本题以图象题的形式考查镁铝的重要化合物、混合物的有关计算,题目难度中等,注意分析图象各阶段发生的反应是解题关键,根据各阶段的化学反应,利用守恒计算.

1年前

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