Question

将镁铝的混合物0.1mol溶于100mL 2mol?L^-1硫酸溶液中，然后再滴加1mol?L^-1氢氧化钠溶液，请回答以下问题：
（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，产生沉淀的质量m随加入NaOH溶液的体积变化如图所示，则V₁=

 

，V₂=

 

，m₁=

 

（2）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氢氧化钠溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀．满足此条件的a的取值范围是

 

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Answer 1

考点：镁、铝的重要化合物,化学方程式的有关计算

专题：图示题

分析：（1）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）；
（2）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氢氧化钠溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol?L^-1氢氧化钠溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，求得：Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，则0.5≤n（Mg）＜1．

解答： 解：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）=2×2mol?L^-1×0.1L=0.4mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)

=

0.4mol

1mol?L-1

=0.4L=400ml；故v₁=400ml；
（1）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，
                 x    x             y   

3

2

y
则：x+

3

2

y═0.12mol②
由式①②可得x=0.06mol，y=0.04mol；即镁、铝的物质的量分别为0.06mol和0.04mol，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）=

n(NaOH)

c(NaOH)

=

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；
  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
故答案为：V₁=400 mL；V₂=440 mL；m₁=6.6 g；
（2）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用100mL2mol?L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 1mol?L^-1氢氧化钠溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol?L^-1氢氧化钠溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O，Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，则0.5≤n（Mg）＜1
             0.05     0.05
故答案为：0.5≤a＜1．

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，