Question

11．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Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O
（2）当V₁=140mL时，混合物中n（Mg）=0.04mol，V₂=460mL
（3）滴入的NaOH溶液400mL 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0.5≤a＜1
（5）当加入V₂mlNaOH溶液后过滤，向滤液中通入过量的CO₂气体，能观察到的现象为白色胶状沉淀，写出该过程反应的离子方程式AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）由图可知，从开始至加入NaOH溶液V₁mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后，盐酸有剩余，此时发生的反应为：H⁺+OH^-=H₂O；
继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为A时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此时发生的反应为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液为氯化钠溶液，再继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）由图可知，0～V₁发生H⁺+OH^-=H₂O，V₁～B发生Mg²⁺、Al³⁺转化为沉淀的反应，B→C段发生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，结合反应及原子守恒计算解答；、（3）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用400mL1mol•L^-1盐酸溶解后，再加入450mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，求得：Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，再结合n（Mg）+n（Al）=0.1mol判断a的范围；
（4）滤液中含有偏铝酸钠，加入二氧化碳后反应生成氢氧化铝沉淀，会观察到有白色胶状沉淀生成．

解答 解：由图可知，从开始至加入NaOH溶液V₁mL，没有沉淀生成，说明原溶液中盐酸溶解Mg、Al后，盐酸有剩余，此时发生的反应为：H⁺+OH^-=H₂O；
继续滴加NaOH溶液，到氢氧化钠溶液为A时，沉淀量最大，此时为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此时发生的反应为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液为氯化钠溶液，再继续滴加NaOH溶液，氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与水，发生反应Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（1）根据分析可知，BC过程的离子反应方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）若V₁=140mL，说明盐酸有剩余，剩余盐酸的物质的量=1mol/L×0.14L=0.14mol，则和金属反应的盐酸的物质的量=4mol/L×0.1L-0.14mol=0.26mol，
（2）设镁的物质的量是x，铝的物质的量是y，x+y=0.1、2x=3y=0.26，解得：x=0.04mol，y=0.06mol，
V₂时溶液中的溶质是偏铝酸钠和氯化钠，根据原子守恒知，n（NaOH）=n（Al）+n（HCl）=0.06mol+0.4mol=0.46mol，所以氢氧化钠的体积=$\frac{0.46mol}{1mol/L}$=460mL，
故答案为：0.04；460；
（3）溶液中的Mg²⁺和Al³⁺刚好沉淀完全时，溶液中溶质为NaCl，则n（NaOH）=n（HCl）=4mol/L×0.1L=0.4mol，需要氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
故答案为：400；   
（4）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用400mL1mol•L^-1盐酸溶解后，再加入450mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知：v₁=400mL，再加入50mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，则0.5≤n（Mg）＜1，
故答案为：0.5≤a＜1；
（5）当加入V₂mlNaOH溶液后过滤，滤液中含有偏铝酸钠，向滤液中通入过量的CO₂气体后发生反应：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，所以会观察到有白色胶状沉淀生成，
故答案为：白色胶状沉淀；AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题以图象形式考查混合物计算，题目难度中等，明确每一段图象发生的化学反应、知道拐点代表的含义及溶液中溶质的成分，结合方程式对有关问题进行分析，注意守恒思想的运用，可以使计算简化．