Question

3．把NaOH、MgCl₂、AlCl₃三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入1mol•L^-1 HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图所示，试回答：
（1）写出混合物溶于水时发生反应的离子方程式Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（2）写出AB段反应的离子方程式AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓．B点的沉淀物的化学式为Mg（OH）₂和Al（OH）₃．
（3）原混合物中AlCl₃的物质的量是0.02mol，NaOH的质量是5.20g．
（4）Q点加入的HCl溶液体积是130mL．

Answer 1

分析 向水中固体组成的混合物溶液中加入盐酸时，0-A时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，溶液中存在的沉淀为Mg（OH）₂；
A-B段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，B点溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Mg（OH）₂、Al（OH）₃；B-Q过程中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，所以Q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠，
（1）向水中固体组成的混合物溶液中加入盐酸时，0-A时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子．镁离子全部反应生成氢氧化镁沉淀；
（2）分析可知A-B段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，B点溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Mg（OH）₂、Al（OH）₃，
（3）A点沉淀的是氢氧化镁，则n（Mg（OH）₂）=$\frac{1.16g}{58g/mol}$=0.02mol，根据Mg原子守恒得n（MgCl₂）=n（Mg（OH）₂）=0.02mol，氯化镁的质量为：0.02mol×95g/mol=1.90g；A-B段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，根据HCl的体积知，n（AlO₂^-）=n（HCl）=1mol/L×（0.03-0.01）L=0.02mol，根据铝原子守恒得n（AlCl₃）=n（AlO₂^-）=0.02mol，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）计算得到氢氧化钠物质的量计算得到氢氧化钠的质量；
（4）B-Q过程中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，所以Q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠，实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应，所以二者恰好反应时：n（NaOH）=n（HCl）．

解答 解：（1）向水中固体组成的混合物溶液中加入盐酸时，0-A时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，溶液中存在的沉淀为Mg（OH）₂，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（2）向水中固体组成的混合物溶液中加入盐酸时，0-A时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，溶液中铝离子完全转化为偏铝酸根离子，溶液中存在的沉淀为Mg（OH）₂；A-B段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，B点溶液中存在的溶质是氯化钠，沉淀为Mg（OH）₂、Al（OH）₃，
故答案为：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓；Mg（OH）₂、Al（OH）₃；
（3）A点沉淀的是氢氧化镁，则n（Mg（OH）₂）=$\frac{1.16g}{58g/mol}$=0.02mol，根据Mg原子守恒得n（MgCl₂）=n（Mg（OH）₂）=0.02mol，氯化镁的质量为：0.02mol×95g/mol=1.90g；A-B段，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，根据HCl的体积知，n（AlO₂^-）=n（HCl）=1mol/L×（0.03-0.01）L=0.02mol，根据铝原子守恒得n（AlCl₃）=n（AlO₂^-）=0.02mol，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）=0.02mol×2+0.02mol×3+0.03L×1mol/L=0.13mol，氢氧化钠的质量为：0.13mol×40g/mol=5.20g
故答案为：0.02；5.20；
（4）B-Q过程中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁，所以Q点溶液中的溶质是氯化铝、氯化镁和氯化钠，实际上相当于氢氧化钠和盐酸的反应，所以二者恰好反应时：n（NaOH）=n（HCl），则V（HCl）=$\frac{0.13mol}{1mol/L}$═0.13L=130mL，
故答案为：130．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确曲线变化趋势及每段发生的化学反应为解本题关键，注意掌握质量守恒定律在化学计算中的应用，试题培养了学生达到分析能力及化学计算能力．