Question

18．将镁和铝的混合物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溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如图
所示．请回答：
（1）写出铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑
（2）若当V₁=160mL时，则金属粉末中n（Mg）=0.06mol，V₂=440m L．
（3）若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积应为400mL．

Answer 1

分析 （1）铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和水，据此书写离子方程式；
（2）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V₁=160mL过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V₁=160mL时，剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，根据Mg原子、Al原子、SO₄^2-离子、Na⁺离子守恒，列方程求算n（Mg）；
当滴加NaOH溶液到体积V₂时，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．根据SO₄^2-离子、Na⁺离子和Al原子守恒，求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{V}$计算．
（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，即沉淀达到最大值，此时，溶液是Na₂SO₄溶液，根据SO₄^2-离子和Na⁺离子守恒有n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2（H₂SO₄）求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$计算．

解答 解：（1）铝和氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠和氢气，反应的离子方程式为2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2H₂O+2OH^-═2AlO₂^-+3H₂↑；
（2）当V₁=160mL时，此时溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，
由Na⁺离子守恒可知，n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（Na⁺）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.16L×1mol/L=0.08mol，
设MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，根据Mg原子、Al原子守恒可得：x+2y=0.1，根据SO₄^2-离子守恒可知：x+3y=0.2-0.08，
联立方程解得：x=0.06、y=0.02，
所以金属粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol，
滴加NaOH溶液到体积V₂时时，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据SO₄^2-离子、Na⁺离子和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，
故答案为：0.06；440；
（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，此时的溶液为Na₂SO₄溶液，根据SO₄^2-离子和Na⁺离子守恒可得：n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，
所以滴入NaOH溶液的体积为V（NaOH）=$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
故答案为：400．

点评 本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．