题目内容
将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL 2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴加1mol/L NaOH溶液．请回答：（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如右图所示．当V1=140mL时，则金属粉末中n（Mg）=
（2）滴加NaOH溶液
（3）若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL 2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3．满足此条件的a的取值范围是：
（4）若滴加NaOH溶液至V2ml时，停止滴加NaOH溶液，开始往溶液中通入足量CO2，请写出发生反应的离子方程式
考点：有关混合物反应的计算
专题：计算题
分析：（1）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V1=140mL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，V1=160mL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）；
当滴加NaOH溶液到体积V2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），进而计算NaOH溶液体积；
（2）沉淀量最大时，溶液中溶质为Na2SO4，根据守恒有n（NaOH）=2n（Na2SO4）=2n（H2SO4），进而计算NaOH溶液体积；
（3）反应后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，由于为金属混合物，则a＜1，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），根据铝元素守恒用x表示出n（NaAlO2），据此确定a的取值范围；
（4）若滴加NaOH溶液至V2mL时，停止滴加NaOH溶液，此时溶液中溶质为Na2SO4、NaAlO2，开始往溶液中通入足量CO2生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠．
当滴加NaOH溶液到体积V2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），进而计算NaOH溶液体积；
（2）沉淀量最大时，溶液中溶质为Na2SO4，根据守恒有n（NaOH）=2n（Na2SO4）=2n（H2SO4），进而计算NaOH溶液体积；
（3）反应后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，由于为金属混合物，则a＜1，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），根据铝元素守恒用x表示出n（NaAlO2），据此确定a的取值范围；
（4）若滴加NaOH溶液至V2mL时，停止滴加NaOH溶液，此时溶液中溶质为Na2SO4、NaAlO2，开始往溶液中通入足量CO2生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠．
解答：
解：（1）当V1=140mL时，此时，溶液是MgSO4、Al2（SO4）3和Na2SO4混合液，
由Na+离子守恒可知，n（Na2SO4）=
n（NaOH）=
×0.14L×1mol/L=0.07mol
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SO42-离子守恒有：x+3y=0.1×2-0.07
联立方程，解得：x=0.04、y=0.03
所以金属粉末中n（Mg）=0.04mol，n（Al）=2y=2×0.03mol=0.06mol，
滴加NaOH溶液到体积V2时，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+0.06mol=0.46mol，
所以，V2=
=0.46L=460mL，
故答案为：0.04；460；
（2）当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时，此时溶液是Na2SO4溶液，根据SO42-离子和Na+离子守恒有：n（Na+）=2n（Na2SO4）=2n（H2SO4）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以，V（NaOH）=
=0.4L=400mL，
故答案为：400；
（3）由于为金属混合物，则a＜1，Al的物质的量为0.1（1-a）mol，反应后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，根据铝元素守恒可知n（NaAlO2）=0.1（1-a）mol，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），即0.48×1≥2×0.1×2+0.1（1-a），解得a≥0.2，故0.2≤a＜1，
故答案为：0.2≤a＜1；
（4）若滴加NaOH溶液至V2mL时，停止滴加NaOH溶液，此时溶液中溶质为Na2SO4、NaAlO2，开始往溶液中通入足量CO2生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，反应离子方程式为：CO2+2H2O+AlO2-=Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：CO2+2H2O+AlO2-=Al（OH）3↓+HCO3-．
由Na+离子守恒可知，n（Na2SO4）=
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
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SO42-离子守恒有：x+3y=0.1×2-0.07
联立方程，解得：x=0.04、y=0.03
所以金属粉末中n（Mg）=0.04mol，n（Al）=2y=2×0.03mol=0.06mol，
滴加NaOH溶液到体积V2时，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+0.06mol=0.46mol，
所以，V2=
| 0.46mol |
| 1mol/L |
故答案为：0.04；460；
（2）当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时，此时溶液是Na2SO4溶液，根据SO42-离子和Na+离子守恒有：n（Na+）=2n（Na2SO4）=2n（H2SO4）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以，V（NaOH）=
| 0.4mol |
| 1mol/L |
故答案为：400；
（3）由于为金属混合物，则a＜1，Al的物质的量为0.1（1-a）mol，反应后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，根据铝元素守恒可知n（NaAlO2）=0.1（1-a）mol，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），即0.48×1≥2×0.1×2+0.1（1-a），解得a≥0.2，故0.2≤a＜1，
故答案为：0.2≤a＜1；
（4）若滴加NaOH溶液至V2mL时，停止滴加NaOH溶液，此时溶液中溶质为Na2SO4、NaAlO2，开始往溶液中通入足量CO2生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，反应离子方程式为：CO2+2H2O+AlO2-=Al（OH）3↓+HCO3-，
故答案为：CO2+2H2O+AlO2-=Al（OH）3↓+HCO3-．
点评：本题以图象形式考查混合物计算，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，结合守恒思想进行解答，难度中等．
练习册系列答案
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