Question

16．将0.1mol的Mg、Al混合物溶于100mL2mo L•L^-1稀硫酸中，然后再滴加1moL•L^-1 NaOH溶液．若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量（随加入NaOH溶液的体积（V）变化如图所示，当开始出现沉淀（不考虑混合时溶液体积的变化）下列判断正确的是（　　）

• A． Mg与Al的质量比为3：2
• B． （V₁-160）：（V₂-V₁）=3：1
• C． 沉淀质量m_最大=3.48 g
• D． V₁时：c（Na⁺）=$\frac{400}{100+{V}_{1}}$mol•L^-1

Answer 1

分析 镁铝的混合物溶于稀硫酸溶液中，发生反应生成硫酸镁和硫酸铝，然后再滴入氢氧化钠溶液，氢氧化钠体积小于160ml时，和没有反应的硫酸反应，故0～160ml时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为160ml～v₁时，硫酸镁和硫酸铝和氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，氢氧化钠体积为v₁～v₂时氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，当氢氧化钠体积为v₁时，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为SO₄^2-，即溶液中的溶质为Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺来自NaOH，SO₄^2-来自H₂SO₄，故当氢氧化钠体积为v₁时，n（NaOH）=2n（H₂SO₄），据此进行分析．

解答 解：A．设0.1mol镁铝的混合物中镁、铝的物质的量分别为x和y，x+y=0.1mol①，
氢氧化钠体积小于160ml时不产生沉淀，此时氢氧化钠和没有反应的硫酸反应，和硫酸反应的氢氧化钠物质的量=0.16L×1mol•L^-1=0.16mol，
 2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O
0.16mol   0.08mol
镁铝和硫酸反应，消耗的硫酸应该为：0.1L×2mol•L^-1-0.08mol=0.12mol
发生的反应分别为：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂，
                              1          1                           2         3
                              x           x                          y        $\frac{3y}{2}$
则：x+$\frac{3y}{2}$=0.12mol②
由式①②可得x=0.06mol，y=0.04mol，故n（Mg）=0.06mol，n（Al）=0.04mol，则m（Mg）=0.06mol×24g/mol=1.44g，n（Al）=0.04mol×27g/mol=1.08g，故m（Mg）：n（Al）=1.44g：1.08g=4：3；故A错误；
B．当氢氧化钠体积为v₁时，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为SO₄^2-，即溶液中的溶质为Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺来自NaOH，SO₄^2-来自H₂SO₄，故当氢氧化钠体积为v₁时，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×2mol•L^-1×0.1L=0.4mol，v（NaOH）=$\frac{n（NaOH）}{c（NaOH）}$=$\frac{0.4mol}{1mol•{L}^{-1}}$=0.4L=400ml，故v₁=400ml，由A得，氢氧化钠体积为v1时生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃物质的量分别0.06mol和0.04mol，
氢氧化钠体积为v₁～v₂时氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O，
                                                                                                    0.04mol   0.04mol，Al（OH）₃ 和NaOH反应消耗NaOH0.04mol，v（NaOH）=$\frac{n（NaOH）}{c（NaOH）}$=$\frac{0.04mol}{1mol•{L}^{-1}}$=0.04L=40ml，即：v₁～v₂时氢氧化钠为40ml，0～v₁消耗400ml氢氧化钠，V₂=440 mL，故（V₁-160）：（V₂-V₁）=（400-160）：（440-400）=6：1，
故B错误；
C．Mg～～Mg（OH）₂ ；   Al～～Al（OH）₃；
  0.06mol  0.06mol            0.04mol 0.04mol
在滴加NaOH溶液的过程中，产生沉淀的质量m=m（Mg（OH）₂ ）+m（Al（OH）₃）=0.06mol×58g/mol+0.04mol×78g/mol=6.6g，故C错误；
D．V₁时：c（Na⁺）=$\frac{n（N{a}^{+}）}{V}$=$\frac{0.4L×1mol/L}{0.1L+0.4L}$=0.8mol•L^-1，而$\frac{400}{100+{V}_{1}}$mol•L^-1=$\frac{400}{100+400}$mol•L^-1=0.8mol•L^-1，故V₁时：c（Na⁺）=$\frac{400}{100+{V}_{1}}$mol•L^-1，故D正确；
故选D．

点评 本题考查镁铝化合物性质、混合物的计算，以图象题的形式考查，题目难度中等，分析图象各阶段的发生的反应是解题关键，