Question

4．将Mg、Al组成的混合物共0.1mol溶于100mL 3mol/LHCl溶液中，再滴加1mol/LNaOH 溶液，在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀的质量m随NaOH溶液体积V的变化如图所示：
（1）A点沉淀的成分是Mg（OH）₂、Al（OH）₃（用化学式表示）．
（2）写出0-V₁ 及AB段反应的离子方程式OH^-+H⁺=H₂O，Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（3）A点沉淀的总物质的量n=0.1molV₂=300mL．
（4）若V₁=60mL，列式计算混合物中Mg、Al的物质的量各为多少？

Answer 1

分析 镁铝的混合物溶于盐酸溶液中，发生反应生成氯化镁和氯化铝，先反应后的溶液中滴入氢氧化钠溶液，在氢氧化钠体积小于V₁时，氢氧化钠与没有反应的盐酸反应，故0～V₁mL时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为V₁mL～V₂mL，氯化镁和氯化铝与开始氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，在A点时沉淀达到最大量；氢氧化钠体积为V₂mL～V₃mL氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，当氢氧化钠体积为V₂mL，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为Cl^-，即溶液中的溶质为NaCl，n（Na⁺）=n（Cl^-），其中Na⁺来自NaOH，Cl^-来自HCl，故当氢氧化钠体积为V₂mL，n（NaOH）=n（HCl），据此进行计算．

解答 解：镁铝的混合物溶于盐酸溶液中，发生反应生成氯化镁和氯化铝，先反应后的溶液中滴入氢氧化钠溶液，在氢氧化钠体积小于V₁时，氢氧化钠与没有反应的盐酸反应，故0～V₁mL时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为V₁mL～V₂mL，氯化镁和氯化铝与开始氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，在A点时沉淀达到最大量；氢氧化钠体积为V₂mL～V₃mL氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，当氢氧化钠体积为V₂mL，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为Cl^-，即溶液中的溶质为NaCl，n（Na⁺）=n（Cl^-），其中Na⁺来自NaOH，Cl^-来自HCl，
（1）根据分析可知，A点的沉淀为：Mg（OH）₂、Al（OH）₃，
故答案为：Mg（OH）₂、Al（OH）₃；
（2）0-V₁的离子方程式为：OH^-+H⁺=H₂O；AB段反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：OH^-+H⁺=H₂O； Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）镁和流程的物质的量为0.1mol，根据质量守恒定律，则A点生成沉淀的物质的量为0.1mol；
加入V₂mLNaOH时，n（NaOH）=n（HCl）=3mol•L^-1×0.1L=0.3mol，
V[NaOH（aq）]=$\frac{0.3mol}{1mol/L}$=0.3L=300mL，
故答案为：0.1mol；300mL；
（4）若V₁=60mL，说明盐酸有剩余，剩余盐酸的物质的量=1mol/L×0.06L=0.06mol，则和金属反应的盐酸的物质的量=3mol/L×0.1L-0.06mol=0.24mol，设镁的物质的量是x，铝的物质的量是y，
则：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.1}\\{2x+3y=0.24}\end{array}\right.$，解得：$\left\{\begin{array}{l}{x=0.06}\\{y=0.04}\end{array}\right.$，
所以镁的物质的量是0.06 mol，铝的物质的量是0.04 mol，
答：若V₁=60mL，列式计算混合物中Mg、Al的物质的量各为0.06mol、0.04mol．

点评 本题以图象题的形式考查镁铝单质及其化合物性质、混合物反应的计算，题目难度较大，分析图象各阶段的发生的反应是解题关键，注意掌握常见金属及其化合物性质，明确混合物计算的常用方法．