Question

將0.1mol的鎂、鋁混合物溶于100mL 2mol/LH₂SO₄溶液中，然后再滴加1mol/L NaOH溶液．請回答：
（1）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變化如右圖所示．當(dāng)V₁=140mL時(shí)，則金屬粉末中n（Mg）=

 

mol，V₂=

 

mL．
（2）滴加NaOH溶液

 

mL時(shí)Mg²⁺、Al³⁺剛好沉淀完全．
（3）若混合物仍為0.1mol，其中Mg粉的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用100mL 2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）₃．滿足此條件的a的取值范圍是：

 

（4）若滴加NaOH溶液至V₂ml時(shí)，停止滴加NaOH溶液，開始往溶液中通入足量CO₂，請寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）根據(jù)圖象可知，在滴加NaOH溶液到體積V₁=140mL過程中，沒有沉淀生成，說明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V₁=160mL時(shí)，剩余的H₂SO₄與滴加的NaOH恰好完全反應(yīng)，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，令MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，根據(jù)守恒列方程求算n（Mg）；
當(dāng)?shù)渭覰aOH溶液到體積V₂時(shí)，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．根據(jù)守恒，有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al），據(jù)此求出n（NaOH），進(jìn)而計(jì)算NaOH溶液體積；
（2）沉淀量最大時(shí)，溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)守恒有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄），進(jìn)而計(jì)算NaOH溶液體積；
（3）反應(yīng)后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）₃，溶質(zhì)為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，由于為金屬混合物，則a＜1，根據(jù)鈉離子守恒，應(yīng)滿足n（NaOH）≥2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂），根據(jù)鋁元素守恒用x表示出n（NaAlO₂），據(jù)此確定a的取值范圍；
（4）若滴加NaOH溶液至V₂mL時(shí)，停止滴加NaOH溶液，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄、NaAlO₂，開始往溶液中通入足量CO₂生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉．

解答： 解：（1）當(dāng)V₁=140mL時(shí)，此時(shí)，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，
由Na⁺離子守恒可知，n（Na₂SO₄）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×0.14L×1mol/L=0.07mol
令MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，則：
根據(jù)Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1
根據(jù)SO₄^2-離子守恒有：x+3y=0.1×2-0.07
聯(lián)立方程，解得：x=0.04、y=0.03
所以金屬粉末中n（Mg）=0.04mol，n（Al）=2y=2×0.03mol=0.06mol，
滴加NaOH溶液到體積V₂時(shí)，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根據(jù)守恒有：
n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al）=2×0.1L×2mol/L+0.06mol=0.46mol，
所以，V₂=

0.46mol

1mol/L

=0.46L=460mL，
故答案為：0.04；460；
（2）當(dāng)溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時(shí)，此時(shí)溶液是Na₂SO₄溶液，根據(jù)SO₄^2-離子和Na⁺離子守恒有：n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以，V（NaOH）=

0.4mol

1mol/L

=0.4L=400mL，
故答案為：400；
（3）由于為金屬混合物，則a＜1，Al的物質(zhì)的量為0.1（1-a）mol，反應(yīng)后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）₃，溶質(zhì)為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，根據(jù)鋁元素守恒可知n（NaAlO₂）=0.1（1-a）mol，根據(jù)鈉離子守恒，應(yīng)滿足n（NaOH）≥2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂），即0.48×1≥2×0.1×2+0.1（1-a），解得a≥0.2，故0.2≤a＜1，
故答案為：0.2≤a＜1；
（4）若滴加NaOH溶液至V₂mL時(shí)，停止滴加NaOH溶液，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄、NaAlO₂，開始往溶液中通入足量CO₂生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，反應(yīng)離子方程式為：CO₂+2H₂O+AlO₂^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：CO₂+2H₂O+AlO₂^-=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

點(diǎn)評：本題以圖象形式考查混合物計(jì)算，清楚每一段圖象發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、知道拐點(diǎn)代表的含義及溶液中溶質(zhì)的成分，結(jié)合守恒思想進(jìn)行解答，難度中等．