题目内容
【题目】把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后产生1.16g白色沉淀,在所得的浊液中逐滴加入1 molL-1 HCl溶液,加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示。
请回答下列问题:
(1)B点的沉淀物的化学式为_____
(2)写出混合物溶于水时发生反应的离子方程式_____
(3)原混合物中MgCl2的物质的量为_____
(4)原固体混合物中NaOH的质量为_____
(5)Q点加入HCl溶液的体积为_____
【答案】Mg(OH)2、Al(OH)3 Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Al3++4OH-=AlO2-+2H2O 0.02mol 5.20g 130mL
【解析】
(1)A-B段,盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀;B点溶液中存在的溶质是氯化钠,沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3。
(2)固体混合物溶于水后所形成的溶液中加入盐酸,0-A时没有沉淀生成,说明溶液中NaOH过量,则铝离子完全转化为偏铝酸根离子,溶液中存在的沉淀为Mg(OH)2。
(3)A点沉淀的是氢氧化镁,则n(Mg(OH)2)==0.02mol,根据Mg原子守恒得n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]。
(4)A-B段,盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,离子反应方程式为H2O+AlO2-+H+=Al(OH)3↓,根据HCl的体积知,n(AlO2-)=n(HCl)=1mol/L×(0.03-0.01)L=0.02mol,根据铝原子守恒得n(AlCl3)=n(AlO2-)=0.02mol,由Na+离子和Cl-离子守恒得,原混合物中n(NaOH)=n(NaCl)=n(Cl-)=2n(MgCl2)+3n(AlCl3)+n(HCl)。
(5)B-Q过程中,氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁,所以Q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠,实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应,所以二者恰好反应时,n(NaOH)=n(HCl)。
(1)A-B段,盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,离子反应方程式为H2O+AlO2-+H+=Al(OH)3↓,B点溶液中存在的溶质是氯化钠,沉淀为Mg(OH)2、Al(OH)3。答案为:Mg(OH)2、Al(OH)3;
(2)固体混合物溶于水后所形成的溶液中加入盐酸,0-A时没有沉淀生成,说明溶液中NaOH过量,则铝离子完全转化为偏铝酸根离子,溶液中存在的沉淀为Mg(OH)2,反应的离子方程式为Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Al3++4OH-=AlO2-+2H2O。答案为:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,Al3++4OH-=AlO2-+2H2O;
(3)A点沉淀的是氢氧化镁,则n(Mg(OH)2)==0.02mol,根据Mg原子守恒得n(MgCl2)=n[Mg(OH)2]=0.02mol。答案为:0.02mol;
(4)A-B段,盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,离子反应方程式为H2O+AlO2-+H+=Al(OH)3↓,根据HCl的体积知,n(AlO2-)=n(HCl)=1mol/L×(0.03-0.01)L=0.02mol,根据铝原子守恒得n(AlCl3)=n(AlO2-)=0.02mol,由Na+离子和Cl-离子守恒得,原混合物中n(NaOH)=n(NaCl)=n(Cl-)=2n(MgCl2)+3n(AlCl3)+n(HCl)=0.02mol×2+0.02mol×3
+0.03L×1mol/L=0.13mol,氢氧化钠的质量为:0.13mol×40g/mol=5.20g。答案为:5.20g;
(5)B-Q过程中,氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁,所以Q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠,实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应,所以二者恰好反应时,n(NaOH)=n(HCl),则V(HCl)==0.13L=130mL。答案为:130mL。
【题目】(14分)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4 ·4H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25°C下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,作对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号 | 初始pH | 废水样品体积/mL | 草酸溶液体积/mL | 蒸馏水体积/mL |
① | 4 | B= | 10 | 30 |
② | 5 | 60 | 10 | d= |
③ | a= | 60 | c= | 20 |
测得实验①和②溶液中的Cr2O72-浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式);
(3)实验①和②的结果表明_______________________________;
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4 ·4H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;假设二: ;假设三: ;……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。(溶液中Cr2O72-的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程) | 预期实验结果和结论 |
取_______________________________代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验 | 反应进行相同时间后, 若溶液中的Cr2O72-浓度____________________________则假设一成立; 若溶液中的Cr2O72-浓度____________________________则假设一不成立; |
(6)铁明矾长期存放,其中的亚铁离子可能会变质。为测定铁明矾中亚铁离子的质量分数。取5.6g铁明矾晶体,将其配制为100ml的溶液,取出20ml置于锥形瓶中。用0.01mol/L的标准KMnO4溶液进行滴定(还原产物为Mn2+),平行做4组实验,得出如下表数值。
组数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
消耗V(KMnO4)/ml | 20.04 | 20.00 | 18.90 | 19.96 |
请计算铁明矾中亚铁离子的质量分数: 。若滴定结束后读数时仰视,测定结果 (填“偏大”“不影响”或“偏小”)