Question

8．将镁、铝的混合物7.5g溶于100mL 4mol/L的H₂SO₄溶液中，然后再滴加1mol/L的NaOH溶液．请回答：
（1）写出0-V₁发生的离子方程式H⁺+OH^-=H₂O．
（2）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量随加入NaOH溶液的体积V变化如图所示．
当V₁=100mL时，则金属粉末中，n（Al）=0.1mol，V₂=900mL．
（3）若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg²⁺、A1³⁺刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积为800mL；沉淀的质量为19.4．g
（4）当混合物与足量的硫酸反应时转移电子数为0.7mol．

Answer 1

分析 根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V₁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，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；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=$\frac{n}{V}$计算滴入氢氧化钠溶液体积V₂；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=$\frac{n}{V}$计算需要滴入NaOH溶液的体积．
（1）0～V₁段滴入氢氧化钠溶液后没有生成沉淀，说明硫酸过量，加入的氢氧化钠与剩余的硫酸反应生成硫酸钠和水；
（2）剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，消耗氢氧化钠溶液V₁=100ml，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；
（3）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=$\frac{n}{V}$计算需要滴入NaOH溶液的体积，依据金属物质的量金属质量；
（4）依据金属镁和铝物质的量计算电子转移总数；

解答 解：（1）0～V₁段，滴入氢氧化钠溶液后没有生成沉淀，说明硫酸过量，滴入的氢氧化钠与硫酸反应生成硫酸钠和水，反应的离子方程式为：H⁺+OH^-=H₂O，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）当V₁=100mL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）=$\frac{1}{2}$×0.1L×1mol/L=0.05mol，
设MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，则：
根据Mg原子、Al原子守恒有：24x+27×2y=7.5，
100mL 4mol/L的H₂SO₄溶液中含有硫酸的物质的量为：4mol/L×0.1L=0.4mol，
根据SO₄^2-离子守恒有：x+3y=0.4-0.05=0.35，
联立方程解得：x=0.2、y=0.05，
所以金属粉末中：n（Mg）=0.2mol，n（Al）=2y=2×0.05mol=0.1mol，
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）=2×0.4mol+0.1mol=0.9mol，
则V₂=$\frac{0.9mol}{1mol/L}$=0.9L=900mL，
故答案为：0.1，900；
（3）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）=2×0.4mol=0.8mol，
所以需要氢氧化钠溶液体积为：V（NaOH）=$\frac{0.8ml}{1mol/L}$=0.8L=800mL，
沉淀质量=0.2mol×58g/mol+0.1mol×78g/mol=19.4g
故答案为：800；19.4；
（4）上述计算得到n（Mg）=0.2mol，n（Al）=2y=2×0.05mol=0.1mol，和硫酸全部反应电子转移总数=0.2mol×2+0.1mol×3=0.7mol，
故答案为：0.7．

点评 本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，熟练掌握离子性质、明确图象曲线变化的含义为解答此类题的关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．