Question

1．将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL，2mol/L H₂SO₄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）=0.06mol，n（Al）=0.04mol，V₂=440 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）=400 mL．
（3）加入V₂mL NaOH溶液后，向所得溶液中通入足量CO₂，写出发生的反应的离子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

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，根据Mg原子、Al原子、SO₄^2-离子、Na⁺离子守恒，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SO₄^2-离子、Na⁺离子和Al原子守恒，求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$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）求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$计算；
（3）加入V₂mL NaOH溶液后，反应后溶质为偏铝酸钠，向所得溶液中通入足量CO₂，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠．

解答 （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）=$\frac{1}{2}$n（Na⁺）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.16L×1mol/L=0.08mol，
设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=0.2-0.08
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=$\frac{0.44L}{1mol/L}$=0.44L=440ml
故答案为：0.06；0.04；440；
（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）=2（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以V（NaOH）=$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
故答案为：400；
（3）加入V₂mL NaOH溶液后，反应后溶质为偏铝酸钠，向所得溶液中通入足量CO₂，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，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．注意守恒思想的运用，使计算简化．