Question

16．向20mL 某浓度的AlCl₃溶液中滴入2mol•L^-1的NaOH溶液时，所得的沉淀质量与加入NaOH溶液的体积之间的关系如图所示：
（1）最大沉淀量是0.78g．
（2）所用AlCl₃ 溶液的物质的量浓度是0.5mol/L．
（3）当所得沉淀量为0.234g时，用去NaOH溶液的体积是4.5 mL 或18.5 mL．

Answer 1

分析 开始AlCl₃与NaOH反应Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，生成Al（OH）₃沉淀，NaOH量逐渐增多，Al（OH）₃量逐渐增大，到A点时氢氧化钠将AlCl₃恰好完全沉淀时，Al（OH）₃沉淀达到最大量；
随后再加NaOH，发生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，沉淀量又逐渐减少，到B点时Al（OH）₃与NaOH恰好完全反应生成NaAlO₂，沉淀完全溶解消失；
（1）由于A→B消耗的氢氧化钠溶液体积为5ml，消耗NaOH为0.005L×2mol/L=0.01 mol，根据方程式可知n[Al（OH）₃]=0.01mol，根据m=nM计算氢氧化铝的质量；（2）根据铝原子守恒则n（AlCl₃）=0.01 mol，根据c=$\frac{n}{V}$计算氯化铝的物质的量浓度；
（3）生成氢氧化铝的最大量为0.01mol，0.234g氢氧化铝的物质的量为$\frac{0.234g}{78g/mol}$=0.003mol，则生成0.003mol氢氧化铝沉淀消耗氢氧化钠溶液体积有两种1情况，通过讨论法分别计算出消耗氢氧化钠溶液的体积．

解答 解：（1）开始AlCl₃与NaOH反应Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，生成Al（OH）₃沉淀，NaOH量逐渐增多，Al（OH）₃量逐渐增大，到A点时氢氧化钠将AlCl₃恰好完全沉淀时，Al（OH）₃沉淀达到最大量，
由于A→B消耗的氢氧化钠溶液体积为5ml，消耗NaOH为0.005L×2mol/L=0.01 mol，根据方程式可知n[Al（OH）₃]=0.01mol，氢氧化铝的质量为：0.01mol×78g/mol=0.78g，
故答案为：0.78；
（2）根据铝原子守恒，则n（AlCl₃）=n[Al（OH）₃]=0.01mol，
故氯化铝的物质的量浓度为：$\frac{0.01mol}{0.02L}$=0.5mol/L，
故答案为：0.5mol/L；
（3）0.234 g Al（OH）₃的物质的量为：$\frac{0.234g}{78g/mol}$=0.003mol．
当NaOH溶液不足时，生成0.234g Al（OH）₃所需NaOH的物质的量为0.003mol×3=0.009 mol，需要NaOH溶液的体积=$\frac{0.009mol}{2mol/L}$=0.0045L=4.5mL；
当NaOH溶液过量时，还剩余0.003molAl（OH）₃，说明溶解的氢氧化铝的物质的量为：0.01mol-0.003mol=0.007mol，
溶解0.007mol Al（OH）₃溶解消耗0.007molNaOH，0.01mol氯化铝完全转化成氢氧化铝需要消耗0.01mol×3=0.03mol氢氧化钠，
所以生成0.03mol氢氧化铝总共消耗NaOH的物质的量为：0.03+0.007mol=0.037mol，
需要NaOH溶液的体积=$\frac{0.037mol}{2mol/L}$=0.0185L=18.5mL，
故答案为：4.5；18.5．

点评 本题是AlCl₃与NaOH反应与图象相结合的计算问题，题目难度中等，明确NaOH溶液逐滴加入到AlCl₃溶液中的反应现象为解答关键，试题培养了学生对图象的解读能力、分析问题能力及化学计算能力等．