Question

【题目】0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2mol·L－1H2SO4溶液中，然后再滴加1 mol·L－1NaOH溶液。请回答：

（1）若在滴加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。当V1＝120mL时，则金属粉末中n(Mg)＝________，V2＝________mL。

（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)＝________mL。

（3）若向300mL 1 mol/LAL2(SO4)3的溶液中逐渐加入浓度为1mol/L的溶液，若产生2.34克白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为__________毫升。

（4）若混合物仍为0.1 mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100 mL 2 mol·L－1硫酸溶解此混合物后，再加入460 mL 1 mol·L－1NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足条件的a的取值范围是________。

Answer 1

【答案】0.02 mol 480 400 90mL或2370 mL 0.4≤a ＜1

【解析】

（1）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V1=120mL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=120mL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，设MgSO4为xmol，Al2（SO4）3为ymol，根据守恒列方程求算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．根据守恒有： ，据此求出n（NaOH），再利用V=n/c计算；

（2）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SO42－离子和Na＋离子守恒有 求出n（NaOH），再利用V=n/c计算；

（3）发生反应 , ，NaOH溶液可能少量只发生反应1，也可能量较多，反生反应1和反应2，根据沉淀质量计算；

（4）反应后的混合溶液，再加入460mL 1mol·L－1的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，由于为金属混合物，则a<1，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），根据铝元素守恒用x表示出n（NaAlO2），据此确定a的取值范围。

(1)100mL2mol/L的H2SO4溶液中硫酸的物质的量为：0.1L×2mol/L=0.2mol，

当V1=120mL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)=0.5n(Na＋)=0.5n(NaOH)=0.5×0.12L×1mol·L－1=0.06mol，

设MgSO4为xmol,Al2(SO4)3为ymol，则：

根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1

根据SO42－离子守恒有：x+3y=0.2-0.06=0.14，

联立解得：x=0.02；y=0.04，

所以金属粉末中n(Mg)=0.02mol,n(Al)=2y=2×0.04mol=0.08mol；

滴加NaOH溶液到体积V2时,溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液,根据SO42－离子、Na＋离子和Al原子守恒有：，所以，

故答案为：0.02；480；

(2)当溶液中Mg2＋、Al3＋恰好沉淀完全时,此时溶液是Na2SO4溶液,根据SO42－离子和Na＋离子守恒有： ，,所以 ，

故答案为：400；

(3) 发生反应 , ，当NaOH量少时只发生反应1， ，则NaOH体积。当NaOH量多时，发生反应1和2，反应1中NaOH消耗物质的量为，反应2中参加反应Al(OH)3物质的量为0.6mol-0.03mol=0.57mol，消耗NaOH物质的量，故总消耗NaOH体积，

故答案为：90mL或2370 mL；

(4)由于为金属混合物,则a<1,Al的物质的量为0.1(1-a)mol,反应后的混合溶液,再加入460mL1mol·L－1的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3,溶质为硫酸钠、偏铝酸钠,根据铝元素守恒可知n(NaAlO2)=0.1(1-a)mol,根据钠离子守恒,应满足n(NaOH) ≥2n(Na2SO4)+n(NaAlO2)，即0.46×1≥2×0.1×2+0.1(1-a)，解得a≥0.4，故0.4≤a ＜1，

故答案为：0.4≤a ＜1。