Question

将镁、铝的混合物共0.2mol，溶于200mL 4mol•L^﹣1的盐酸溶液中，然后再滴加2mol•L^﹣1的NaOH溶液．请回答下列问题：

（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变化情况如图所示．当V₁=160mL时，则金属粉末中n （Al）=      mol

（2）0～V₁段发生的反应的离子方程式为           ；

（3）若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）=      mL；

（4）若镁、铝的混合物仍为0.2mol，其中镁粉的物质的量分数为a，改用200mL 4mol•L^﹣1的硫酸溶解此混合物后，再加入840mL 2mol•L^﹣1的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）₃，则a的取值范围为       ．

Answer 1

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=160mL过程中，没有沉淀生成，说明盐酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余盐酸，V₁=160mL时，剩余的HCl与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液，根据Mg原子、Al原子、Cl^﹣离子、Na⁺离子守恒，列方程求算n（Al）；

（2）0～V₁段滴入的氢氧化钠溶液与剩余的氯化氢反应生成氯化钠和水；

（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NaCl溶液，根据Cl^﹣离子和Na⁺离子守恒有n（Na⁺）=n（NaCl）=（HCl）求出n（NaOH），再利用V=计算滴入NaOH溶液的体积；

（4）反应后的混合溶液，再加840mL 2mol•L^﹣1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a表示出n（NaAlO₂），据此确定a的取值范围．

解答：  解：（1）当V₁=160mL时，此时，溶液是MgCl₂、AlCl₃和NaCl的混合液，

由Na⁺离子守恒可知，n（NaCl）=n（Na⁺）=n（NaOH）=0.16L×2mol/L=0.32mol，

200mL 4mol•L^﹣1的盐酸溶液中含有氯化氢的物质的量为：4mol/L×0.2L=0.8mol，

设混合物中含有MgCl₂xmol、AlCl₃为ymol，则：

根据Mg原子、Al原子守恒有：x+y=0.2，

根据Cl^﹣离子守恒有：2x+3y=0.8﹣0.32=0.48，

联立方程解得：x=0.12、y=0.08，

所以金属粉末中：n（Mg）=0.12mol、n（Al）=y=0.08mol，

故答案为：0.08；

（2）0～V₁段，滴入氢氧化钠溶液后没有生成沉淀，说明盐酸过量，滴入的氢氧化钠与氯化氢反应生成氯化钠和水，反应的离子方程式为：H⁺+OH^﹣=H₂O，

故答案为：H⁺+OH^﹣=H₂O；

（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，此时，溶液是NaCl溶液，根据Cl^﹣离子和Na⁺离子守恒有：n（Na⁺）=n（NaCl）=（HCl）=4mol/L×0.2L=0.8mol，

所以需要加入氢氧化钠溶液体积为：V（NaOH）==0.4L=400mL，

故答案为：400；

（4）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840mL 2mol•L^﹣1的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）₃，则溶质为硫酸钠、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0.84×2≥2×0.2×4+0.1（1﹣a），

解得：a≥0.6，

所以a的取值范围为：故0.6≤a＜1，

故答案为：0.6≤a＜1．

点评：  本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度较大，对于图象题，要明确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；注意守恒思想的运用，使计算简化．