Question

將0.1mol的鎂和鋁的混合物溶于50mL 4mol?L^-1 H₂SO₄溶液中，然后再滴加2mol?L^-1的NaOH溶液．請回答下列問題：
（1）若在滴加NaOH溶液的過程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺剛好沉淀完全，計算滴入NaOH溶液的體積．
（2）若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質(zhì)量m隨加入NaOH溶液的體積V的變化如圖所示．當(dāng)V₁=80mL時，計算金屬粉末中鎂的物質(zhì)的量及V₂的體積．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物

專題：

分析：（1）鎂鋁的混合物溶于稀硫酸溶液中，發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鎂和硫酸鋁，然后再滴入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉體積小于V₁ml時，和沒有反應(yīng)的硫酸反應(yīng)，故0～V₁ml時，不產(chǎn)生沉淀，氫氧化鈉體積為V₁ml～V時，硫酸鎂和硫酸鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氧化鋁，氫氧化鈉體積為V～v₂時氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉，當(dāng)氫氧化鈉體積為V時，鎂離子和鋁離子恰好沉淀，溶液中陽離子為Na⁺，陰離子為SO₄^2-，即溶液中的溶質(zhì)為Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺來自NaOH，SO₄^2-來自H₂SO₄，故當(dāng)氫氧化鈉體積為V時，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）；
（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得溶液無Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應(yīng)，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，求得：Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，則0.5≤n（Mg）＜1．

解答： 解：（1）鎂鋁的混合物溶于稀硫酸溶液中，發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鎂和硫酸鋁，然后再滴入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉體積小于V₁ml時，和沒有反應(yīng)的硫酸反應(yīng)，故0～V₁ml時，不產(chǎn)生沉淀，氫氧化鈉體積為V₁ml～V時，硫酸鎂和硫酸鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氧化鋁，氫氧化鈉體積為V～v₂時氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉，當(dāng)氫氧化鈉體積為V時，鎂離子和鋁離子恰好沉淀，溶液中陽離子為Na⁺，陰離子為SO₄^2-，即溶液中的溶質(zhì)為Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺來自NaOH，SO₄^2-來自H₂SO₄，故當(dāng)氫氧化鈉體積為V時，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×4mol?L^-1×0.05L=0.4mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)

=

0.4

2

=200mL；
答：欲使Mg²⁺、Al³⁺剛好沉淀完全，滴入NaOH溶液的體積為200ml；
（2）設(shè)0.1mol鎂鋁的混合物中鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為x和y，x+y=0.1mol①，
氫氧化鈉體積小于80ml時不產(chǎn)生沉淀，此時氫氧化鈉和沒有反應(yīng)的硫酸反應(yīng)，和硫酸反應(yīng)的氫氧化鈉物質(zhì)的量=0.08L×2mol?L^-1=0.16mol，
 2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
0.16mol   0.08mol
鎂鋁和硫酸反應(yīng)，消耗的硫酸應(yīng)該為：0.05L×4mol?L^-1-0.08mol=0.12mol
發(fā)生的反應(yīng)分別為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂，
                 x    x             y   

3

2

y
則：x+

3

2

y═0.12mol②
由式①②可得x=0.06mol，y=0.04mol；即鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為0.06mol和0.04mol，氫氧化鈉體積為V時生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃物質(zhì)的量分別0.06mol和0.04mol；
氫氧化鈉體積為V～v₂時氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉，Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
                                                        0.04mol   0.04mol
Al（OH）₃ 和NaOH反應(yīng)消耗NaOH0.04mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)

=

0.04mol

2mol?L -1

=0.02L=20ml；即：V～v₂時氫氧化鈉為20ml，0～V消耗200ml氫氧化鈉，V₂=220 mL；
故答案為：金屬粉末中鎂的物質(zhì)的量為0.06mol及V₂的體積為220ml；

點評：本題考查鎂鋁化合物性質(zhì)、混合物的計算，以圖象題的形式考查，題目難度中等，分析圖象各階段的發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，