Question

4．把1.71克硫酸鋁配成100ml溶液，為了抑制水解，在配置過程中加入少量硫酸．若在上述溶液中逐滴加入0.5mol/L的氫氧化鈉溶液，直至過量．用圖象記錄滴加過程中產(chǎn)生沉淀的過程． 
（1）若從a開始產(chǎn)生沉淀，請作出有關(guān)圖象并分段寫出有關(guān)的離子方程式3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O、
（2）若a=20，反應(yīng)至沉淀剛好完全消失時，溶液中溶質(zhì)的濃度c（Na₂SO₄）=0.10mol/L、c（NaAlO₂）=0.05mol/L（忽略溶液體積變化）

Answer 1

分析 （1）混合溶液中溶質(zhì)為硫酸鋁和硫酸，向溶液中滴加NaOH，NaOH先和稀硫酸反應(yīng)，所以0-a之間發(fā)生的反應(yīng)為酸堿中和反應(yīng)；a點是酸堿恰好反應(yīng)點，繼續(xù)滴加NaOH時，氫氧化鈉和鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，如果鋁離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀后，繼續(xù)滴加NaOH，NaOH再和氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸根離子；
（2）如果a=20，反應(yīng)至沉淀剛好完全消失時，溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉和硫酸鈉，根據(jù)鋁離子守恒、硫酸根離子守恒計算溶質(zhì)物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）混合溶液中溶質(zhì)為硫酸鋁和硫酸，向溶液中滴加NaOH，NaOH先和稀硫酸反應(yīng)，所以0-a之間發(fā)生的反應(yīng)為酸堿中和反應(yīng)；a點是酸堿恰好反應(yīng)點，繼續(xù)滴加NaOH時，氫氧化鈉和鋁離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，如果鋁離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀后，繼續(xù)滴加NaOH，NaOH再和氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸根離子，離子方程式為3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，根據(jù)方程式知，生成沉淀與沉淀消失需要NaOH溶液體積之比為3：1，根據(jù)Al原子守恒得生成n[Al（OH）₃]=2 n[Al₂（SO₄）₃]=2×$\frac{1.71g}{342g/mol}$=0.005mol×2=0.01mol，m[Al（OH）₃]=78g/mol×0.01mol=0.78g，
根據(jù)3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓得n（NaOH）=6n[Al₂（SO₄）₃]=0.005mol×6=0.03mol，根據(jù)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O得沉淀溶解消耗n（NaOH）=2n[Al₂（SO₄）₃]=0.005mol×2=0.01mol，兩次消耗氫氧化鈉體積分別為：$\frac{0.03mol}{0.5mol/L}$=60mL、$\frac{0.01mol}{0.5mol/L}$=20mL，所以其圖象為，
故答案為：3OH^-+Al³⁺=Al（OH）₃↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O、；
（2）如果a=20，反應(yīng)至沉淀剛好完全消失時，溶液中溶質(zhì)為偏鋁酸鈉和硫酸鈉，根據(jù)（1）知，生成沉淀消耗氫氧化鈉體積為60mL、沉淀溶解消耗V（NaOH）為80mL，所以沉淀恰好溶解時混合溶液體積為（100+20+60+20）mL=0.2L，
根據(jù)鋁離子守恒得c（NaAlO₂）=$\frac{0.005mol×2}{0.2L}$=0.05mol/L、
a點消耗20mL氫氧化鈉，根據(jù)Na原子守恒得n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.5mol/L×0.02L=0.005mol，
根據(jù)硫酸根離子守恒，沉淀恰好溶解時溶液中c（Na₂SO₄）=$\frac{0.005+0.005×3}{0.2L}$=0.10mol/L，
故答案為：c（Na₂SO₄）=0.10mol/L、c（NaAlO₂）=0.05 mol/L．

點評 本題考查離子方程式的計算，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確圖中各點溶質(zhì)是解本題關(guān)鍵，注意（2）題硫酸鈉包含硫酸和硫酸鋁生成的硫酸鈉，為易錯點．