Question

将0.1molMg、Al混合物溶于100mL4mol/L的盐酸中，然后再滴加1mol/L的NaOH溶液，在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m与NaOH溶液的体积V的变化如图所示。

（1）写出BC过程的离子反应方程式                                
（2）当V₁=140mL时，混合物中n(Mg)=_____mol，V₂=_____mL
（3）滴入的NaOH溶液_____mL时,溶液中的Mg²⁺和Al³⁺刚好沉淀完全。
(4)若混合物中Mg的物质的量分数为a，当滴入的NaOH溶液为450mL时，所得沉淀中无Al(OH)₃，则a的取值范围是____________________
(5)当加入V₂ mlNaOH溶液后过滤，向滤液中通入过量的CO₂气体，能观察到的现象为                  ，写出该过程反应的离子方程式                       。

Answer 1

（1）Al（OH）₃ + OH^-  ==AlO₂^- +2H₂O （2） 0.04  460 （3） 400  （4）≤a＜1
(5)白色胶状沉淀  AlO₂^- + CO₂ + 2H₂O ==Al（OH）₃↓+HCO₃^-

试题分析：（1）由图可以知道，刚开始为酸碱中和，从V₁开始，边有沉淀生成，而由于氢氧化铝为两性物质，故BC过程的离子反应方程式为：Al（OH）₃ + OH^-  ==AlO₂^- +2H₂O；（2）当V₁=140mL时，则与镁铝反应的盐酸的量n=0.1×4-0.14×1=0.26mol，设镁为amol，铝为bmol，即a+b=0.1，2a+3b=0.26，联立解得a=0.04，b=0.06，所以混合物中n(Mg)=0.04mol，即从V₁到V₂所需要的氢氧化钠的物质的量n=0.04×2+0.06×4=0.32，故需要氢氧化钠的体积为0.32/1=0.32L=320mL，所以V₂=140+320=460mL；溶液中的Mg²⁺和Al³⁺刚好沉淀完全，为图中的b点，故需要氢氧化钠的量n=0.04×2+0.06×3=0.26，故需要氢氧化钠的体积为0.26/1=0.26L=260mL，所以V₂=140+260=400mL，故滴入的NaOH溶液为100mL时，溶液中的Mg²⁺和Al³⁺刚好沉淀完全；(4)0.1molMg、Al混合物溶于100mL4mol/L的盐酸中，100mL4mol/L的盐酸中氢离子的物质的量为0.4mol，而Mg、Al转化为离子，而450mLNaOH溶液中氢氧根的物质的量为0.45mol，故只能有0.45-0.4=0.05mol的氢氧根来溶解氢氧化铝，根据
Al（OH）₃ + OH^-  ==AlO₂^- +2H₂O可以知道，Al（OH）₃的物质的量不能超过0.05mol，所以即a要大于等于0.05/0.1=0.5，而有不能大于0.1/0.1=1，即a的取值范围为：≤a＜1；(5) 当加入V₂ mlNaOH溶液后过滤，向滤液中通入过量的CO₂气体，则产生了氢氧化铝沉淀，故能观察到的现象为产生了白色胶状沉淀，该离子方程式为：AlO₂^- + CO₂ + 2H₂O ==Al（OH）₃↓+HCO₃^-。
点评：本题考查了铝及其化合物的相关计算，该题要求学生具有较强的数学分析能力，该题难度较大。