Question

將0.1 mol的鎂、鋁混合物溶于100 mL 2 mol·L^－1H₂SO₄溶液中，然后再滴加1 mol·L^－1NaOH溶液。請回答：

(1)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化如下圖所示。當V₁＝160 mL時，則金屬粉末中n(Mg)＝________ mol，V₂＝________ mL。

(2)若在滴加NaOH溶液過程中，欲使Mg^2＋、Al^3＋剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V(NaOH)＝________ mL。

(3)若混合物仍為0.1 mol，其中鎂粉的物質的量分數為a，用100 mL 2 mol·L^－1的硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1 mol·L^－1的NaOH溶液，所得沉淀中無Al(OH)₃。滿足此條件的a的取值范圍是________。

Answer 1

解析　(1)由圖像可知：V₁ mL的NaOH溶液是與過量H₂SO₄反應的，則與Mg、Al反應的為H₂SO₄：0．2 mol－0.16 mol×＝0.12 mol。

假設n(Mg)＝x mol，n(Al)＝y mol，則有方程組：

，

解得：x＝0.06 mol，y＝0.04 mol。

當加入V₂ mL NaOH溶液時，得到Mg(OH)₂沉淀和NaAlO₂關系式為：Mg^2＋～2OH^－，Al^3＋～4OH^－，

所以，V₂＝160 mL＋×10³ mL·L^－1＝440 mL。

(2)當Mg^2＋、Al^3＋剛好沉淀完全時，溶液中只有Na₂SO₄，關系式為2NaOH～H₂SO₄，所以，

V(NaOH)＝＝400 mL。

(3)當所得沉淀中無Al(OH)₃時，NaOH溶液過量，反應后生成的溶質為：Na₂SO₄、NaAlO₂。則根據Na元素守恒：n(NaOH)＝0.45 L×1 mol·L^－1≥0.1 L×2 mol·L^－1×2＋0.1×(1－a) mol。解得a≥，則滿足此條件的a的取值范圍是≤a<1。

答案　(1)0.06　440　(2)400　(3)≤a<1