Question

15．将由NaOH、AlCl₃、MgCl₂三种固体组成的混合物溶于足量水，充分反应后得到12.6g白色沉淀，向所得的浊液中逐滴加入3mol/L的盐酸，生成沉淀的质量与加入盐酸的体积的关系如图所示，根据题意回答下列问题：
（1）写出将NaOH、AlCl₃、MgCl₂溶于水时发生反应的离子方程式：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+OH^-=Mg（OH）₂、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O
（2）a的值为24.3g；
（3）求出原混合物各成分的物质的量（要求写出计算过程）．

Answer 1

分析 将由NaOH、AlCl₃、MgCl₂三种固体组成的混合物溶于足量水，充分反应后得到12.6g白色沉淀，向所得的浊液中加入盐酸时，加入50mL盐酸时沉淀量达到最大，则偏铝酸离子完全转化为氢氧化铝沉淀，a点为白色沉淀为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，离子反应方程式为：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，沉淀最大时，溶液中存在的溶质是氯化钠，根据离子方程计算n[Al（OH）₃]，再根据Al元素守恒计算n（AlCl₃）；
加入50-350mL盐酸，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠，据此计算即可．

解答 解：将NaOH、AlCl₃、MgCl₂溶于水，加入盐酸后继续生成沉淀，说明氢氧化钠没有剩余，此三者之间的离子反应式为：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+OH^-=Mg（OH）₂↓、以及部分铝生成偏铝酸根，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由图可知，0-50mL阶段发生反应：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，需要盐酸的物质的量=0.05L×3mol/L=0.15mol，此时生成氢氧化铝沉淀的物质的量=0.15mol，质量m=0.15mol×78g/mol=11.7g，那么a=11.7+12.6=24.3g；350mL盐酸时，溶质为氯化铝、氯化镁和氯化钠，即氢氧化钠消耗盐酸为350mL，那么NaOH的物质的量=0.35L×3mol/L=1.05mol，设氢氧化铝沉淀与氢氧化镁沉淀的物质的量分别为x和y，依据题意有$\left\{\begin{array}{l}{78x+58y=12.6g}\\{3x+2y+0.15mol×4=1.05mol}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.05mol}\\{y=0.15mol}\end{array}\right.$，据此得出原混合物中NaOH、AlCl₃、MgCl₂的物质的量分别为1.05mol、0.05mol+0.15mol=0.2mol和0.15mol，故答案为：（1）Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；（2）24.3g；（3）1.05mol、0.2mol和0.15mol．

点评 根据滴加稀盐酸与产生沉淀的关系图，分析各阶段所发生的反应，利用各阶段反应的化学方程式进行相关物质质量的计算；本题所涉及的反应比较复杂，在分析时逐个反应梳理清楚是解决本问题的关键．