Question

9．將一小塊金屬鈉投入到盛有100ml AlCl₃和MgCl₂的混合溶液的燒杯中，發(fā)現(xiàn)燒杯中有氣泡產(chǎn)生，在這過程中還看到燒杯中有白色沉淀產(chǎn)生，沉淀物先多后少．反應(yīng)完畢后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣13.44L同時(shí)得到21.4g沉淀，將沉淀溶于過量的NaOH溶液中，發(fā)現(xiàn)沉淀減少了15.6g，求原混合溶液中Mg²⁺、Al³⁺及Cl^-的物質(zhì)的量濃度．

Answer 1

分析 將鈉投入溶液中，鈉和水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，發(fā)現(xiàn)燒杯中有氣泡產(chǎn)生為氫氣，標(biāo)況下13.44L氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，氫氧化鈉和AlCl₃和MgCl₂發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓、3NaOH+AlCl₃=3NaCl+Al（OH）₃↓，在這過程中還看到燒杯中有白色沉淀產(chǎn)生21.4g為Mg（OH）₂、Al（OH）₃，沉淀沉淀物先多后少是因?yàn)椋篘aOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，將沉淀溶于過量的NaOH溶液中，發(fā)現(xiàn)沉淀減少了15.6g，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，否則剩余Al（OH）₃會(huì)繼續(xù)溶解生成NaAlO₂，混合沉淀物21.4g中含有OH^-全部來自NaOH，根據(jù)OH^-守恒，發(fā)現(xiàn)得到21.4g沉淀時(shí)已有4molNaOH用于生成Al（OH）₃以及將其溶解，根據(jù)4NaOH+AlCl₃=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl求解，據(jù)此分析解答．

解答 解：標(biāo)況下13.44L氫氣的物質(zhì)的量為n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑同時(shí)產(chǎn)生1.2molNaOH，氫氧化鈉和AlCl₃和MgCl₂發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)：2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓、3NaOH+AlCl₃=3NaCl+Al（OH）₃根據(jù)題義，沉淀先多后少，所以可以判斷剩余沉淀為Mg（OH）₂和Al（OH）₃的混合物，因?qū)?1.4g沉淀溶于過量的NaOH溶液中，發(fā)現(xiàn)沉淀減少了15.6g，所以溶液中沒有NaOH，沉淀減少為NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，剩余沉淀：21.4-15.6=5.8g是Mg（OH）₂，其物質(zhì)的量為：n=$\frac{m}{M}$=$\frac{5.8g}{58g/mol}$=0.1mol，2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓，所以初始溶液中MgCl₂也有0.1mol，MgCl₂濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.1mol}{0.1L}$=1mol/L；
將21.4g沉淀溶于過量的NaOH溶液中，發(fā)現(xiàn)沉淀減少了15.6g，沉淀減少的量就是沉淀中含有的Al（OH）₃的量：n=$\frac{m}{M}$=$\frac{15.6g}{78g/mol}$=0.2mol，
Mg（OH）₂和Al（OH）₃的混合沉淀物21.4g中含有OH^-全部來自NaOH，0.1molMgCl₂形成沉淀需OH^-0.2mol，0.2molAl（OH）₃需OH^-0，6mol，所以得到21.4g沉淀時(shí)已有1.2-0.8=0.4molNaOH用于生成Al（OH）₃以及將其溶解，根據(jù)4NaOH+AlCl₃=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl，所以參加這部分反應(yīng)的AlCl₃的物質(zhì)的量為：$\frac{0.4mol}{4}$=0.1mol，所以初始溶液中有AlCl₃的物質(zhì)的量為：0.1mol+0.2mol=0.3mol，AlCl₃的物質(zhì)的量濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.3mol}{0.1L}$=3mol/L；
 初始溶液中MgCl₂0.1mol，AlCl₃0.3mol，所以原混合溶液中Cl^-的物質(zhì)的量為：0.1mol×2+0.3mol×3=1.1mol，其物質(zhì)的量濃度為c=$\frac{n}{V}$=$\frac{1.1mol}{0.1L}$=11mol/L；
故答案為：Mg²⁺的物質(zhì)的量濃度1mol/L；Al³⁺的物質(zhì)的量濃度3mol/L；Cl^-的物質(zhì)的量濃度11mol/L．

點(diǎn)評 本題考查混合物的有關(guān)計(jì)算，側(cè)重對學(xué)生思維能力的考查，掌握鎂、鋁及其化合物的性質(zhì)是解答的關(guān)鍵，注意4NaOH+AlCl₃=NaAlO₂+2H₂O+3NaCl，題目難度中等．