Question

將鎂鋁的混合物0.1mol溶于100mL 2mol?L^-1硫酸溶液中，然后再滴加1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，請回答以下問題：
（1）若在滴加NaOH溶液的過程中，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量m隨加入NaOH溶液的體積變化如圖所示，則V₁=

 

，V₂=

 

，m₁=

 

（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分數(shù)為a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得溶液無Al（OH）₃沉淀．滿足此條件的a的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：鎂、鋁的重要化合物,化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：圖示題

分析：（1）鎂鋁的混合物溶于稀硫酸溶液中，發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鎂和硫酸鋁，然后再滴入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉體積小于160ml時，和沒有反應(yīng)的硫酸反應(yīng)，故0～160ml時，不產(chǎn)生沉淀，氫氧化鈉體積為160ml～v₁時，硫酸鎂和硫酸鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氧化鋁，氫氧化鈉體積為v₁～v₂時氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉，當氫氧化鈉體積為v₁時，鎂離子和鋁離子恰好沉淀，溶液中陽離子為Na⁺，陰離子為SO₄^2-，即溶液中的溶質(zhì)為Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺來自NaOH，SO₄^2-來自H₂SO₄，故當氫氧化鈉體積為v₁時，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）；
（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分數(shù)為a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得溶液無Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應(yīng)，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，求得：Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，則0.5≤n（Mg）＜1．

解答： 解：鎂鋁的混合物溶于稀硫酸溶液中，發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鎂和硫酸鋁，然后再滴入氫氧化鈉溶液，氫氧化鈉體積小于160ml時，和沒有反應(yīng)的硫酸反應(yīng)，故0～160ml時，不產(chǎn)生沉淀，氫氧化鈉體積為160ml～v₁時，硫酸鎂和硫酸鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氧化鋁，氫氧化鈉體積為v₁～v₂時氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉；
當氫氧化鈉體積為v₁時，鎂離子和鋁離子恰好沉淀，溶液中陽離子為Na⁺，陰離子為SO₄^2-，即溶液中的溶質(zhì)為Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺來自NaOH，SO₄^2-來自H₂SO₄，故當氫氧化鈉體積為v₁時，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×2mol?L^-1×0.1L=0.4mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)

=

0.4mol

1mol?L-1

=0.4L=400ml；故v₁=400ml；
（1）設(shè)0.1mol鎂鋁的混合物中鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為x和y，x+y=0.1mol①，
氫氧化鈉體積小于160ml時不產(chǎn)生沉淀，此時氫氧化鈉和沒有反應(yīng)的硫酸反應(yīng)，和硫酸反應(yīng)的氫氧化鈉物質(zhì)的量=0.16L×1mol?L^-1=0.16mol，
 2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
0.16mol   0.08mol
鎂鋁和硫酸反應(yīng)，消耗的硫酸應(yīng)該為：0.1L×2mol?L^-1-0.08mol=0.12mol
發(fā)生的反應(yīng)分別為：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂，
                 x    x             y   

3

2

y
則：x+

3

2

y═0.12mol②
由式①②可得x=0.06mol，y=0.04mol；即鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為0.06mol和0.04mol，氫氧化鈉體積為v1時生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃物質(zhì)的量分別0.06mol和0.04mol；
氫氧化鈉體積為v₁～v₂時氫氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)，生成偏鋁酸鈉，Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
                                                        0.04mol   0.04mol
Al（OH）₃ 和NaOH反應(yīng)消耗NaOH0.04mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)

=

0.04mol

1mol?L-1

=0.04L=40ml；即：v₁～v₂時氫氧化鈉為40ml，0～v₁消耗400ml氫氧化鈉，V₂=440 mL；
  Mg～～Mg（OH）₂ ；   Al～～Al（OH）₃；
0.06mol  0.06mol   0.04mol 0.04mol
在滴加NaOH溶液的過程中，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量m=m（Mg（OH）₂ ）+m（Al（OH）₃）=0.06mol×58g/mol+0.04mol×78g/mol=6.6g
故答案為：V₁=400 mL；V₂=440 mL；m₁=6.6 g；
（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分數(shù)為a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得溶液無Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應(yīng)，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol?L^-1氫氧化鈉溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O，Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，則0.5≤n（Mg）＜1
             0.05     0.05
故答案為：0.5≤a＜1．

點評：本題考查鎂鋁化合物性質(zhì)、混合物的計算，以圖象題的形式考查，題目難度中等，分析圖象各階段的發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，