Question

18．將鎂和鋁的混合物0.1mol溶于100mL 2mol/L的H₂SO₄溶液中，然后滴加1mol/L的NaOH溶液．在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質(zhì)量m隨加入NaOH溶液的體積V變化如圖
所示．請回答：
（1）寫出鋁與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑
（2）若當V₁=160mL時，則金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，V₂=440m L．
（3）若在滴加NaOH溶液的過程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積應為400mL．

Answer 1

分析 （1）鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和水，據(jù)此書寫離子方程式；
（2）根據(jù)圖象可知，在滴加NaOH溶液到體積V₁=160mL過程中，沒有沉淀生成，說明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V₁=160mL時，剩余的H₂SO₄與滴加的NaOH恰好完全反應，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，根據(jù)Mg原子、Al原子、SO₄^2-離子、Na⁺離子守恒，列方程求算n（Mg）；
當?shù)渭覰aOH溶液到體積V₂時，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．根據(jù)SO₄^2-離子、Na⁺離子和Al原子守恒，求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{V}$計算．
（3）當溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時，即沉淀達到最大值，此時，溶液是Na₂SO₄溶液，根據(jù)SO₄^2-離子和Na⁺離子守恒有n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2（H₂SO₄）求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$計算．

解答 解：（1）鋁和氫氧化鈉溶液反應生成可溶性的偏鋁酸鈉和氫氣，反應的離子方程式為2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）當V₁=160mL時，此時溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，
由Na⁺離子守恒可知，n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（Na⁺）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.16L×1mol/L=0.08mol，
設MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，根據(jù)Mg原子、Al原子守恒可得：x+2y=0.1，根據(jù)SO₄^2-離子守恒可知：x+3y=0.2-0.08，
聯(lián)立方程解得：x=0.06、y=0.02，
所以金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol，
滴加NaOH溶液到體積V₂時時，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根據(jù)SO₄^2-離子、Na⁺離子和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=$\frac{0.44mol}{1mol/L}$=0.44L=440mL，
故答案為：0.06；440；
（3）當溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時，此時的溶液為Na₂SO₄溶液，根據(jù)SO₄^2-離子和Na⁺離子守恒可得：n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，
所以滴入NaOH溶液的體積為V（NaOH）=$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
故答案為：400．

點評 本題考查了有關混合物反應的計算，題目難度中等，明確圖象曲線變化的含義為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．