Question

8．将镁、铝的混合物0.1mol 溶于100mL 2mol/L H₂SO₄溶液中，然后再滴加1mol/L 的NaOH溶液，沉淀质量m 随加入NaOH溶液的体积V 变化情况如图所示，计算：
（1）当加入bml NaOH溶液时产生的沉淀物的化学式为Al（OH）₃、Mg（OH）₂
（2）当a=120mL时，金属混合物中n（Mg）=0.02mol，n（Al）=0.08mol，c=480mL；
（3）若欲使Mg²⁺、Al³⁺刚好完全沉淀，则加入的NaOH的体积V应为400毫升．

Answer 1

分析 （1）b点为沉淀量最大时，沉淀为Al（OH）₃、Mg（OH）₂；
（2）当a=120mL时，根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积120mL过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，120mL时，剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，根据守恒列方程求算n（Mg）、n（Al）；
当滴加NaOH溶液到体积c时，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据守恒，有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al），据此求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$计算；
（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，即沉淀达到最大值，此时溶液是Na₂SO₄溶液，根据SO₄^2-离子和Na⁺离子守恒有n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2（H₂SO₄），据此求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$计算．

解答 解：（1）b点为沉淀量最大时，沉淀为Al（OH）₃、Mg（OH）₂，
故答案为：Al（OH）₃、Mg（OH）₂；
（2）当a=120mL时，根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积120mL过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，120mL时，剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，
由Na⁺离子守恒可知，n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.12L×1mol/L=0.06mol
令MgSO₄为xmol，Al₂（SO₄）₃为ymol，则：
根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1
根据SO₄^2-离子守恒有：x+3y=0.1×2-0.06
联立方程，解得：x=0.02、y=0.04
所以金属粉末中n（Mg）=0.02mol，n（Al）=2y=2×0.04mol=0.08mol，
当滴加NaOH溶液到体积c时，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据守恒有：n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al）=2×0.1L×2mol/L×+0.08mol=0.48mol，所以c=$\frac{0.48mol}{1mol/L}$=0.48L=480mL，
故答案为：0.02；0.08；480；
（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，此时溶液是Na₂SO₄溶液，根据SO₄^2-离子和Na⁺离子守恒有：n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.3mol，所以，V（NaOH）=$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
故答案为：400．

点评 本题以图象形式考查混合物计算，难度中等，清楚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，注意运用守恒思想使计算简化．