Question

11．把NaOH、MgCl₂、AlCl₃三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生0.87g白色沉淀，再向所得悬浊液中逐滴加入1.0mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示．试回答：

（1）依据图象分析，0.87g白色沉淀应为A
A．Mg（OH）₂          B．Al（OH）₃           C．两者混合物
（2）写出AB段发生反应的离子方程式H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓．
（3）混合物中AlCl₃的质量是2.67克，B点时体系中最大沉淀量m是2.43克．
（4）计算C点时所用盐酸的体积（要求写出必要的计算过程）．

Answer 1

分析 向所得浊液中，逐滴加入1mol/L盐酸，由加入盐酸的体积和生成沉淀的质量关系图分析：
①0-10ml，随盐酸的体积增加，生成沉淀的质量不变，
说明A点沉淀是Mg（OH）₂，m[Mg（OH）₂]=0.87g，
NaOH、AlCl₃、MgCl₂组成的混合物，溶于足量水发生反应是：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；
AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，NaOH有剩余，溶液是NaCl、NaAlO₂和NaOH的混合液，该阶段发生反应是：NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
②10ml处，加入10ml盐酸刚好中和未反应的NaOH，溶液为NaCl、NaAlO₂；
③10ml-30ml，即A点→B点，随盐酸的体积增加，生成沉淀的质量增加，该阶段发生反应是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，离子方程式是：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓
④30ml处，NaAlO₂与盐酸恰好反应，需盐酸体积为：30ml-10ml=20ml，沉淀质量达到最大，溶液为NaCl溶液；
⑤30ml-C点，随盐酸的体积增加，沉淀的质量减少，发生反应是：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O；Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O；
⑥C点，Mg（OH）₂和Al（OH）₃完全反应，溶液为MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液，然后结合方程式、原子守恒求出各个物理量．

解答 解：向所得浊液中，逐滴加入1mol/L盐酸，由加入盐酸的体积和生成沉淀的质量关系图分析：
①0-10ml，随盐酸的体积增加，生成沉淀的质量不变，
说明A点沉淀是Mg（OH）₂，m[Mg（OH）₂]=0.87g，
NaOH、AlCl₃、MgCl₂组成的混合物，溶于足量水发生反应是：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；
AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，NaOH有剩余，溶液是NaCl、NaAlO₂和NaOH的混合液，该阶段发生反应是：NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
②10ml处，加入10ml盐酸刚好中和未反应的NaOH，溶液为NaCl、NaAlO₂；
③10ml-30ml，即A点→B点，随盐酸的体积增加，生成沉淀的质量增加，该阶段发生反应是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，离子方程式是：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓
④30ml处，NaAlO₂与盐酸恰好反应，需盐酸体积为：30ml-10ml=20ml，沉淀质量达到最大，溶液为NaCl溶液；
⑤30ml-C点，随盐酸的体积增加，沉淀的质量减少，发生反应是：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O；Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O；
⑥C点，Mg（OH）₂和Al（OH）₃完全反应，溶液为MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液．
（1）分析判断A处的沉淀为氢氧化镁，因为加入10.0mlHCl恰好中和过量的NaOH，再加HCl沉淀增多，说明[Al（OH）₄]^-转化为Al（OH）₃，故A点沉淀为Mg（OH）₂；
故答案为：A；
（2）10ml-30ml，即A点→B点，随盐酸的体积增加，生成沉淀的质量增加，该阶段发生反应是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，离子方程式是：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓；
故答案为：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓；
（3）10ml-30ml，即A点→B点，随盐酸的体积增加，生成沉淀的质量增加，该阶段发生反应是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，则n（HCl）=0.02L×1mol/L=0.02mol，所以n（NaAlO₂）=0.02mol，由Al原子守恒得原混合物中n（AlCl₃）=n（NaAlO₂）=0.02mol，氯化铝的质量=0.02mol×133.5g/mol=2.67g；
沉淀质量达到最大时，沉淀为Mg（OH）₂和Al（OH）₃，其质量为0.87g+0.02mol×78g=2.43g；
故答案为：2.67；2.43；
（4）30mL时，溶液为NaCl溶液，溶液中Cl^-来源于原混合物中的AlCl₃、MgCl₂和加入的30mlHCl，溶液中Na⁺来源于原混合物中的NaOH，由Na⁺离子和Cl^-离子守恒得，原混合物中n（NaOH）=n（NaCl）=n（Cl^-）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃）+n（HCl）=$\frac{0.87g}{58g/mol}$×2+0.02mol×3+0.03L×1mol/L=0.12mol，
C点溶液为MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液，C点所加盐酸用于中和原混合物中的NaOH，此时所加盐酸物质的量：n（HCl）=n（NaOH）=0.12mol；C点所表示盐酸的体积为：V=$\frac{0.12mol}{1mol/L}$=0.12L=120mL，
答：C点时所用盐酸的体积120mL．

点评 本题考查了铝、镁及其化合物性质的分析判断，图象分析方法，对于图象分析题的解题规律：要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，题目难度中等．