Question

8．將鎂、鋁的混合物7.5g溶于100mL 4mol/L的H₂SO₄溶液中，然后再滴加1mol/L的NaOH溶液．請回答：
（1）寫出0-V₁發(fā)生的離子方程式H⁺+OH^-=H₂O．
（2）若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質(zhì)量隨加入NaOH溶液的體積V變化如圖所示．
當V₁=100mL時，則金屬粉末中，n（Al）=0.1mol，V₂=900mL．
（3）若在滴加NaOH溶液的過程中，欲使Mg²⁺、A1³⁺剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積為800mL；沉淀的質(zhì)量為19.4．g
（4）當混合物與足量的硫酸反應時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.7mol．

Answer 1

分析 根據(jù)圖象可知，在滴加NaOH溶液到體積V₁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，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；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=$\frac{n}{V}$計算滴入氫氧化鈉溶液體積V₂；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=$\frac{n}{V}$計算需要滴入NaOH溶液的體積．
（1）0～V₁段滴入氫氧化鈉溶液后沒有生成沉淀，說明硫酸過量，加入的氫氧化鈉與剩余的硫酸反應生成硫酸鈉和水；
（2）剩余的H₂SO₄與滴加的NaOH恰好完全反應，消耗氫氧化鈉溶液V₁=100ml，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；
（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=$\frac{n}{V}$計算需要滴入NaOH溶液的體積，依據(jù)金屬物質(zhì)的量金屬質(zhì)量；
（4）依據(jù)金屬鎂和鋁物質(zhì)的量計算電子轉(zhuǎn)移總數(shù)；

解答 解：（1）0～V₁段，滴入氫氧化鈉溶液后沒有生成沉淀，說明硫酸過量，滴入的氫氧化鈉與硫酸反應生成硫酸鈉和水，反應的離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）當V₁=100mL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）=$\frac{1}{2}$×0.1L×1mol/L=0.05mol，
設MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，則：
根據(jù)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質(zhì)的量為：4mol/L×0.1L=0.4mol，
根據(jù)SO₄^2-離子守恒有：x+3y=0.4-0.05=0.35，
聯(lián)立方程解得：x=0.2、y=0.05，
所以金屬粉末中：n（Mg）=0.2mol，n（Al）=2y=2×0.05mol=0.1mol，
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）=2×0.4mol+0.1mol=0.9mol，
則V₂=$\frac{0.9mol}{1mol/L}$=0.9L=900mL，
故答案為：0.1，900；
（3）當溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時，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）=2×0.4mol=0.8mol，
所以需要氫氧化鈉溶液體積為：V（NaOH）=$\frac{0.8ml}{1mol/L}$=0.8L=800mL，
沉淀質(zhì)量=0.2mol×58g/mol+0.1mol×78g/mol=19.4g
故答案為：800；19.4；
（4）上述計算得到n（Mg）=0.2mol，n（Al）=2y=2×0.05mol=0.1mol，和硫酸全部反應電子轉(zhuǎn)移總數(shù)=0.2mol×2+0.1mol×3=0.7mol，
故答案為：0.7．

點評 本題考查了有關混合物反應的計算，題目難度中等，熟練掌握離子性質(zhì)、明確圖象曲線變化的含義為解答此類題的關鍵，試題側(cè)重考查學生的分析、理解能力及化學計算能力．