Question

12．将0.1mol的镁、铝混合物溶于2mol/L H₂SO₄溶液中，然后再滴加0.1mol/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．则与硫酸反应的NaOH溶液为V₁mL，与Mg²⁺反应的NaOH溶液为4V₂-3V₃-V₁mL．
（2）若溶解镁、铝混合物时加入硫酸溶液的体积为100mL，则V₂=4000mL．

Answer 1

分析 由图可知，从开始至加入NaOH溶液V₁mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后，硫酸有剩余，此时发生的反应为：H⁺+OH^-=H₂O；
继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为V₂时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此时发生的反应为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液为硫酸钠溶液；
再继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，据此进行解答．

解答 解：（1）由图可知，从开始至加入NaOH溶液V₁mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后，硫酸有剩余，此时发生的反应为：H⁺+OH^-=H₂O，则硫酸消耗的氢氧化钠溶液体积为V₁mL；
继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为V₂时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此时发生的反应为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，此时溶质为硫酸钠，总共消耗了（V₂-V₁）mL氢氧化钠溶液；
再继续滴加NaOH溶液至V₃，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，溶解氢氧化铝消耗的NaOH溶液体积为（V₃-V₂）mL，则铝离子生成氢氧化铝沉淀消耗氢氧化钠溶液体积为3（V₃-V₂）mL，则与Mg²⁺反应的NaOH溶液为：（V₂-V₁）mL-3（V₃-V₂）mL=（4V₂-3V₃-V₁）mL
故答案为：V₁；4V₂-3V₃-V₁；
（2）根据分析可知，氢氧化钠溶液体积为V₂时溶质为硫酸钠，则n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2mol/L×0.1L×2=0.4mol，
所以需要0.1mol/L的氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{0.4mol}{0.1mol/L}$=4L=4000mL，
故答案为：4000mL．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线变化及对应反应原理为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．