Question

将一小块金属钠投入到盛有100ml AlCl₃和MgCl₂的混合溶液的烧杯中，发现烧杯中有气泡产生，在这过程中还看到烧杯中有白色沉淀产生，沉淀物先多后少。反应完毕后，收集到标准状况下氢气13.44L同时得到21.4g沉淀，将沉淀溶于过量的NaOH溶液中，发现沉淀减少了15.6g，求原混合溶液中Mg²⁺、Al³⁺及Cl^-的物质的量浓度。

Answer 1

Mg²⁺:1mol/L    Al³⁺：3mol/L     Cl^-:11mol/L

试题分析：根据2Na+2H₂O—→2NaOH+H₂↑，n(H₂)==0.6mol；n(Na)= n(NaOH)=1.2mol。
得到21.4g沉淀，将沉淀溶于过量的NaOH溶液中，发现沉淀减少了15.6g，说明Mg(OH)₂是21.4g-15.6g=5.8g，n(Mg²⁺)=n[Mg(OH)₂]=0.1mol，c(Mg²⁺)==1mol·L^-1。0.1molMg²⁺需要0.2molNaOH。
沉淀减少了15.6g，是Al(OH)₃，为0.2mol，由反应Al(OH)₃+NaOH—→NaAlO₂+2H₂O，此时加入0.2mol NaOH。这个实验可视为共加入1.4molNaOH。其中使全部Al³⁺变为NaAlO₂的是1.2mol，由反应：Al³⁺+4OH^-—→AlO₂^-+2H₂O可知，n(Al³⁺)=0.3mol，故c(Al³⁺)=3mol·L^-1。
根据电荷守恒：c(Cl^-)=3c(Al³⁺)+2 c(Mg²⁺)=11mol·L^-1。³⁺、Mg²⁺在碱溶液中的反应。