Question

将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL 2mol/LH₂SO₄溶液中，然后再滴加1mol/L NaOH

溶液．请回答：

（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示．

当V₁=160mL时，则金属粉末中n（Mg）=　　mol，

V₂=　　mL．

（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积

V（NaOH）=　　mL．

（3）若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL 2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）₃．满足此条件的a的取值范围是：　　．

Answer 1

考点：  有关混合物反应的计算；镁的化学性质；铝的化学性质．

专题：  计算题．

分析：  （1）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V₁=160mL过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V₁=160mL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，令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，根据守恒列方程求算n（Mg）；

当滴加NaOH溶液到体积V₂时，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．根据守恒，有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al），据此求出n（NaOH），再利用V=计算；

（2）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）=2（H₂SO₄），据此求出n（NaOH），再利用V=计算；

（3）反应后的混合溶液，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）₃，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，由于为金属混合物，则a＜1，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂），根据铝元素守恒用x表示出n（NaAlO₂），据此确定a的取值范围．

解答：  解：（1）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（NaOH）=×0.16L×1mol/L=0.08mol

令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，则：

根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1

根据SO₄^2﹣离子守恒有：x+3y=0.1×2﹣0.08

联立方程，解得：x=0.06、y=0.02

所以金属粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol，

滴加NaOH溶液到体积V₂时，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据守恒有：

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，

故答案为：0.06mol，440 mL；

（2）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，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，V（NaOH）==0.4L=400ml

故答案为：400ml；

（3）由于为金属混合物，则a＜1，Al的物质的量为0.1（1﹣a）mol，反应后的混合溶液，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）₃，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，根据铝元素守恒可知n（NaAlO₂）=0.1（1﹣a）mol，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂），即0.45×1≥2×0.1×2+0.1（1﹣a），解得a≥0.5，故0.5≤a＜1，

故答案为：0.5≤a＜1．

点评：  本题以图象形式考查混合物计算，难度中等，清楚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，注意守恒思想的运用，使计算简化．