Question

15．向100g质量分数分别为3.65%盐酸和12%MgSO₄的混合溶液中，滴加质量分数为3.42%的Ba（OH）₂溶液至过量．（为便于计算设Ba（OH）₂溶液的密度为1g/cm³）
（1）将产生不同沉淀阶段的沉淀的化学式与加入Ba（OH）₂溶液体积（V）的关系填入下表：

Ba（OH）2溶液体积（V）/mL
沉淀的化学式

（2）请在如图坐标系中完成沉淀的质量和Ba（OH）₂溶液体积（V）间的关系图线．

Answer 1

分析 向盐酸和MgSO₄溶液中加入Ba（OH）₂后，Ba²⁺与溶液中的SO₄^2-反应生成既不溶于水又不溶于酸的BaSO₄沉淀，OH^-先跟盐酸的H⁺发生中和反应；若OH^-先和Mg²⁺产生沉淀Mg（OH）₂，由于HCl的存在，HCl能将生成Mg（OH）₂溶解，故OH^-先跟盐酸的H⁺反应，待H⁺完全反应，OH^-与Mg²⁺开始生成Mg（OH）₂沉淀．

解答 解：（1）100g质量分数分别为3.65%盐酸和12%MgSO₄的混合溶液中，氯化氢的质量=100g×3.65%=3.65g，硫酸镁的质量=100g×12%=12g；向盐酸和MgSO₄溶液中加入Ba（OH）₂后，Ba²⁺与溶液中的SO₄^2-反应生成既不溶于水又不溶于酸的BaSO₄沉淀，OH^-先跟盐酸的H⁺发生中和反应，待H⁺完全反应，OH^-与Mg²⁺开始生成Mg（OH）₂沉淀；
设与3.65g氯化氢完全反应，需要质量分数为3.42%的Ba（OH）₂的体积为V，
  2HCl+Ba（OH）₂═BaCl₂+2H₂O
    73     171       
 3.65g  V×1g/mL×3.42%      
  $\frac{73}{3.65g}=\frac{171}{V×1g/mL×3.42%}$
解得：v=250mL
因为：BaCl₂+MgSO₄═BaSO₄↓+MgCl₂，由以上两个方程式得出关系式：2HCl～BaSO₄～MgSO₄～MgCl₂
设生成硫酸钡的质量为x，反应掉的硫酸镁的质量为y，生成的氯化镁质量为z
所以：2HCl～BaSO₄～MgSO₄～MgCl₂
            73       233        120         95
         3.65g        x           y           z
  $\frac{73}{3.65g}=\frac{233}{x}=\frac{120}{y}=\frac{95}{z}$
解得：x=11.65g      y=6g           z=4.75g
这时的溶液是硫酸镁和氯化镁的混合溶液，当加入氢氧化钡溶液时产生了硫酸钡沉淀和氢氧化镁沉淀；当硫酸镁完全反应后，再加入氢氧化钡溶液时只产生氢氧化镁沉淀，当氯化镁完全反应后再加入氢氧化钡溶液时 不再产生沉淀．溶液中硫酸镁的质量为12g-6g=6g；
设6g的硫酸镁与氢氧化钡反应生成的生成的硫酸钡为p，氢氧化镁为q，氢氧化钡溶液的体积为m
MgSO₄+Ba（OH）₂═BaSO₄↓+Mg（OH）₂↓
120            171            233          58
6g   m×1g/mL×3.42%      p          q
$\frac{120}{6g}=\frac{171}{m×1g/mL×3.42%}=\frac{233}{p}=\frac{58}{q}$
解得：m=250mL                 p=11.65g        q=2.9g
再设4.75g的氯化镁与氢氧化钡溶液反应，需氢氧化钡溶液的体积为n，生成的氢氧化镁沉淀的质量为r
MgCl₂+Ba（OH）₂═BaCl₂+Mg（OH）₂↓
95            171                           58
4.75g   n×1g/mL×3.42%               r
$\frac{95}{4.75g}=\frac{171}{n×1g/mL×3.42%}=\frac{58}{r}$
解得：n=250mL                  r=2.9g
所以：（1）加入0～250mL质量分数为3.42%的Ba（OH）₂溶液时，只产生硫酸钡沉淀，沉淀质量为0～11.65g；当加入250～500mL的Ba（OH）₂溶液时产生的是硫酸钡和氢氧化镁沉淀，沉淀质量为11.65g～26.2g；当加入500～750mL的Ba（OH）₂溶液时，只产生氢氧化镁沉淀，沉淀质量为26.2g～29.1g；当加入Ba（OH）₂溶液大于750mL时，不产生沉淀，得出下表：

Ba（OH）2溶液体积（V）/mL	（0～250]	（250～500]	（500～750]	（750-
沉淀的化学式	BaSO4	BaSO4、Mg（OH）2	Mg（OH）2	-

（2）根据上述数据可作出沉淀的质量和Ba（OH）₂溶液体积（V）间的关系图线：

点评 解答本题的关键是分清：当溶液中含有盐酸时，加入氢氧化钡溶液，不产生氢氧化镁沉淀，只产生硫酸钡沉淀；当溶液中的盐酸完全反应了，这时加入氢氧化钡溶液产生的沉淀是氢氧化镁和硫酸钡的混合物．