Question

將0.1mol鎂、鋁合金溶于100mL2mol/L的H₂SO₄溶液中，然后滴加1mol/L的NaOH溶液，生成沉淀與所加NaOH溶液體積的關(guān)系如圖所示．試回答下列問題：
（1）當(dāng)溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時(shí)，V（NaOH）=______mL；
（2）當(dāng)V₁=160mL時(shí)，金屬粉末中鎂的物質(zhì)的量為多少？此時(shí)V₂的值又是多少？

Answer 1

將鎂、鋁合金溶于H₂SO₄溶液中，發(fā)生反應(yīng)：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．0.1mol鎂、鋁合金，完全反應(yīng)需要硫酸范圍：0.1mol＜n（H₂SO₄）＜0.15mol，H₂SO₄有剩余（觀察圖象更容易得出），溶液是MgSO₄、
Al₂（SO₄）₃和H₂SO₄混合液．
①0--V₁階段，滴加的NaOH用于中和剩余的H₂SO₄，發(fā)生反應(yīng)是：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
②V₁ml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．
③V₁--沉淀量最大階段，繼續(xù)滴加的NaOH與MgSO₄、Al₂（SO₄）₃反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀，發(fā)生反應(yīng)：
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄；MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
④沉淀量最大時(shí)時(shí)，MgSO₄、Al₂（SO₄）₃完全反應(yīng)，沉淀達(dá)到最大值，此時(shí)，溶液是Na₂SO₄溶液．
⑤沉淀量最大--V₂ml階段，繼續(xù)滴加的NaOH與Al（OH）₃反應(yīng)，沉淀量開始減少，發(fā)生反應(yīng)：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
⑥V₂ml時(shí)，Al（OH）₃完全反應(yīng)，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．
（1）當(dāng)溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時(shí)，即沉淀達(dá)到最大值，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，此時(shí)，V（NaOH）=

0.4mol

1mol/L

=0.4L=400ml
故答案為：400；
（2）當(dāng)V₁=160mL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（Na⁺）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×0.16L×1mol/L=0.08mol
令MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，根據(jù)Mg原子、Al原子、SO₄^2-離子守恒有：

x+2y=0.1 x+3y=0.2-0.08

；解得：

x=0.06 y=0.02

所以金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol
此時(shí)V₂時(shí)，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根據(jù)SO₄^2-離子、Na⁺離子和Al原子守恒有：
n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al）=2×0.1L×2mol/L×+0.04mol=0.44mol，
所以，V₂=

0.44mol

1mol．L

=0.44L=440ml
答：鎂的物質(zhì)的量為0.06mol，V₂的值是440 mL．