Question

8．把NaOH、AlCl₃、MgCl₂三种固体组成的混合物溶于足量水中后，有0.58g白色沉淀，在所得浊液中逐滴加入0.5mol/L盐酸，加入盐酸体积与生成沉淀的质量关系如图所示．试求：
①混合物中NaOH质量；
②混合物中AlCl₃质量；
③混合物中MgCl₂质量；
④P点所示的盐酸体积．

Answer 1

分析 由生成沉淀的质量关系图可知，滴加的前10mL稀盐酸，没有影响沉淀的量，说明滴加的稀盐酸在与混合物中剩余的氢氧化钠发生反应；继续滴加稀盐酸时，沉淀量增加，此时稀盐酸与NaAlO₂发生反应产生Al（OH）₃沉淀；此后再滴加的稀盐酸与氢氧化铝和氢氧化镁的沉淀发生反应，直至Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀全部溶解；
综合以上分析，混合物中的氢氧化钠溶于水后与氯化镁、氯化铝发生反应后还有剩余，剩余的氢氧化钠与稀盐酸发生反应；固体物中的氯化铝与氢氧化钠反应生成NaAlO₂；因此，计算出的质量就可以根据反应的化学方程式计算氯化铝的质量；P点为全部反应完全反应后所消耗稀盐酸的量，需要计算出氢氧化铝、氢氧化镁两种沉淀物完全溶解所消耗稀盐酸的量．

解答 解：从图中可以看出，Mg（OH）₂的质量为0.58 g，即0.01 mol，根据反应：MgCl₂+2NaOH═2NaCl+Mg（OH）₂↓，
m（MgCl₂）=0.01 mol×95 g•mol^-1=0.95 g，
n₁（NaOH）=2n[Mg（OH）₂]=0.02 mol．
开始至加入10 mL盐酸，发生反应：NaOH+HCl═NaCl+H₂O，
n₂（NaOH）=n（HCl）=0.5 mol•L^-1×10×10^-3L=5×10^-3 mol．
盐酸的加入量从10～30 mL 发生反应：NaAlO₂+HCl+H₂O═Al（OH）₃↓+NaCl，
n（NaAlO₂）=n（HCl）=0.5 mol•L^-1×（30-10）×10^-3L=0.01 mol．
根据反应：AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O
n₃（NaOH）=4n（NaAlO₂）=0.04 mol，
m（AlCl₃）=0.01 mol×133.5 g•mol^-1=1.335 g，
m（NaOH）=（0.02 mol+5×10^-3mol+0.04 mol）×40 g•mol^-1=2.6 g．
根据反应：Al（OH）₃+3HCl═AlCl₃+3H₂O，
Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O
n（HCl）=0.01 mol×3+0.01 mol×2=0.05 mol
V（HCl）=$\frac{0.05mol}{0.5mol/L}$=0.1L
P点加入盐酸的体积为30mL+100mL=130mL．
答：混合物中NaOH、AlCl₃、MgCl₂的质量分别是2.6g、1.335g、0.95g；P点所表示的盐酸的体积是130mL．

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．