Question

将0.1mol镁、铝合金溶于100mL2mol/L的H₂SO₄溶液中，然后滴加1mol/L的NaOH溶液，生成沉淀与所加NaOH溶液体积的关系如图所示．试回答下列问题：
（1）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，V（NaOH）=______mL；
（2）当V₁=160mL时，金属粉末中镁的物质的量为多少？此时V₂的值又是多少？

Answer 1

解：将镁、铝合金溶于H₂SO₄溶液中，发生反应：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．0.1mol镁、铝合金，完全反应需要硫酸范围：0.1mol＜n（H₂SO₄）＜0.15mol，H₂SO₄有剩余（观察图象更容易得出），溶液是MgSO₄、
Al₂（SO₄）₃和H₂SO₄混合液．
①0--V₁阶段，滴加的NaOH用于中和剩余的H₂SO₄，发生反应是：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
②V₁ml时，剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液．
③V₁--沉淀量最大阶段，继续滴加的NaOH与MgSO₄、Al₂（SO₄）₃反应，产生沉淀，发生反应：
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄；MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
④沉淀量最大时时，MgSO₄、Al₂（SO₄）₃完全反应，沉淀达到最大值，此时，溶液是Na₂SO₄溶液．
⑤沉淀量最大--V₂ml阶段，继续滴加的NaOH与Al（OH）₃反应，沉淀量开始减少，发生反应：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
⑥V₂ml时，Al（OH）₃完全反应，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．
（1）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，即沉淀达到最大值，此时，溶液是Na₂SO₄溶液，根据SO₄^2-离子和Na⁺离子守恒有：n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以，此时，V（NaOH）==0.4L=400ml
故答案为：400；
（2）当V₁=160mL时，此时，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，
由Na⁺离子守恒可知，n（Na₂SO₄）=n（Na⁺）=n（NaOH）=×0.16L×1mol/L=0.08mol
令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，根据Mg原子、Al原子、SO₄^2-离子守恒有：；解得：
所以金属粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol
此时V₂时，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据SO₄^2-离子、Na⁺离子和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==0.44L=440ml
答：镁的物质的量为0.06mol，V₂的值是440 mL．
分析：先分段分析图象，分析每一段图象发生的化学反应有哪些、拐点溶液中溶质的成分是什么，然后结合方程式、原子守恒求出各个物理量．
点评：对于图象分析题的解题规律：要明确每一段图象发生的化学反应、知道拐点代表的含义及溶液中溶质的成分，结合方程式对有关问题进行分析．