Question

在MgCl₂和AlCl₃的混合溶液中，Cl^-的物质的量为0.7mol．向该溶液中逐渐加入100mL 8mol?L^-1 的KOH溶液，使之充分反应．反应前，若Al³⁺的物质的量与混合溶液中离子总物质的量的比值为x．（不考虑Mg²⁺和Al³⁺水解及水电离对离子数目的影响），请通过计算回答下列问题：
（1）x的取值范围是______；
（2）如溶液中的阳离子恰好完全沉淀需加入______ mL的KOH溶液；
（3）当100mL KOH溶液刚好完全消耗，且Al³⁺全部转化为AlO₂^-时，x的值为______．

Answer 1

解：（1）令溶液中Al³⁺的物质的量为a mol，由电荷守恒可知Mg²⁺的物质的量为，溶液中离子总的物质的量为三种离子之和，也等于mol，故+amol+0.7mol=mol，解得a=，由极限法可知0＜a＜，故0＜＜，解得0＜x＜0.25，故答案为：0＜x＜0.25；
（2）溶液中的阳离子恰好完全沉淀，此时溶液中溶质为KCl，根据守恒可知n（KOH）=n（KCl）=n（Cl^-）=0.7mol，故KOH溶液是体积为=0.0875L=87.5mL，故答案为：87.5；
（3）当100 mL KOH刚好完全消耗，且Al³⁺全部转化为AlO₂^-时，此时溶液中溶质为KCl、KAlO₂，根据守恒可知n（K⁺）=n（Cl^-）+n（AlO₂^-），故n（AlO₂^-）=0.1L×8mol/L-0.7mol=0.1mol，故n（Al³⁺）=0.1mol，根据电荷守恒可知，n（Mg²⁺）===0.2mol，故x==0.1，故答案为：0.1．
分析：（1）令溶液中Al³⁺的物质的量为a mol，利用电荷守恒用a表示出Mg²⁺的物质的量，溶液中离子总的物质的量为三种离子之和，也等于mol，据此列等式计算a的值（用x表示），利用极限法可知0＜a＜，据此计算x的取值范围；
（2）溶液中的阳离子恰好完全沉淀，此时溶液中溶质为KCl，根据守恒可知n（KCl）=n（KOH）=n（Cl^-），据此计算KOH溶液是体积；
（3）当100 mL KOH刚好完全消耗，且Al³⁺全部转化为AlO₂^-时，此时溶液中溶质为KCl、KAlO₂，根据守恒可知n（K⁺）=n（Cl^-）+n（AlO₂^-），n（AlO₂^-）=n（Al³⁺），利用电荷守恒计算n（Mg²⁺），据此计算x的值．
点评：本题考查混合物的有关计算，题目难度中等，注意利用守恒进行的计算，（1）为易错点，可以直接利用极限法分析判断x的最大值不能取等号．