Question

11．把NaOH、MgCl₂、AlCl₃三種固體組成的混合物溶于足量水后，產(chǎn)生0.87g白色沉淀，再向所得懸濁液中逐滴加入1.0mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的體積與生成沉淀的關(guān)系如圖所示．試回答：

（1）依據(jù)圖象分析，0.87g白色沉淀應(yīng)為A
A．Mg（OH）₂          B．Al（OH）₃           C．兩者混合物
（2）寫出AB段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓．
（3）混合物中AlCl₃的質(zhì)量是2.67克，B點時體系中最大沉淀量m是2.43克．
（4）計算C點時所用鹽酸的體積（要求寫出必要的計算過程）．

Answer 1

分析 向所得濁液中，逐滴加入1mol/L鹽酸，由加入鹽酸的體積和生成沉淀的質(zhì)量關(guān)系圖分析：
①0-10ml，隨鹽酸的體積增加，生成沉淀的質(zhì)量不變，
說明A點沉淀是Mg（OH）₂，m[Mg（OH）₂]=0.87g，
NaOH、AlCl₃、MgCl₂組成的混合物，溶于足量水發(fā)生反應(yīng)是：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；
AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，NaOH有剩余，溶液是NaCl、NaAlO₂和NaOH的混合液，該階段發(fā)生反應(yīng)是：NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
②10ml處，加入10ml鹽酸剛好中和未反應(yīng)的NaOH，溶液為NaCl、NaAlO₂；
③10ml-30ml，即A點→B點，隨鹽酸的體積增加，生成沉淀的質(zhì)量增加，該階段發(fā)生反應(yīng)是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，離子方程式是：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓
④30ml處，NaAlO₂與鹽酸恰好反應(yīng)，需鹽酸體積為：30ml-10ml=20ml，沉淀質(zhì)量達(dá)到最大，溶液為NaCl溶液；
⑤30ml-C點，隨鹽酸的體積增加，沉淀的質(zhì)量減少，發(fā)生反應(yīng)是：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O；Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O；
⑥C點，Mg（OH）₂和Al（OH）₃完全反應(yīng)，溶液為MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液，然后結(jié)合方程式、原子守恒求出各個物理量．

解答 解：向所得濁液中，逐滴加入1mol/L鹽酸，由加入鹽酸的體積和生成沉淀的質(zhì)量關(guān)系圖分析：
①0-10ml，隨鹽酸的體積增加，生成沉淀的質(zhì)量不變，
說明A點沉淀是Mg（OH）₂，m[Mg（OH）₂]=0.87g，
NaOH、AlCl₃、MgCl₂組成的混合物，溶于足量水發(fā)生反應(yīng)是：MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；
AlCl₃+4NaOH=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，NaOH有剩余，溶液是NaCl、NaAlO₂和NaOH的混合液，該階段發(fā)生反應(yīng)是：NaOH+HCl=NaCl+H₂O；
②10ml處，加入10ml鹽酸剛好中和未反應(yīng)的NaOH，溶液為NaCl、NaAlO₂；
③10ml-30ml，即A點→B點，隨鹽酸的體積增加，生成沉淀的質(zhì)量增加，該階段發(fā)生反應(yīng)是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，離子方程式是：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓
④30ml處，NaAlO₂與鹽酸恰好反應(yīng)，需鹽酸體積為：30ml-10ml=20ml，沉淀質(zhì)量達(dá)到最大，溶液為NaCl溶液；
⑤30ml-C點，隨鹽酸的體積增加，沉淀的質(zhì)量減少，發(fā)生反應(yīng)是：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O；Al（OH）₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O；
⑥C點，Mg（OH）₂和Al（OH）₃完全反應(yīng)，溶液為MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液．
（1）分析判斷A處的沉淀為氫氧化鎂，因為加入10.0mlHCl恰好中和過量的NaOH，再加HCl沉淀增多，說明[Al（OH）₄]^-轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，故A點沉淀為Mg（OH）₂；
故答案為：A；
（2）10ml-30ml，即A點→B點，隨鹽酸的體積增加，生成沉淀的質(zhì)量增加，該階段發(fā)生反應(yīng)是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，離子方程式是：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓；
故答案為：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓；
（3）10ml-30ml，即A點→B點，隨鹽酸的體積增加，生成沉淀的質(zhì)量增加，該階段發(fā)生反應(yīng)是：NaAlO₂+HCl+H₂O=Al（OH）₃↓+NaCl，則n（HCl）=0.02L×1mol/L=0.02mol，所以n（NaAlO₂）=0.02mol，由Al原子守恒得原混合物中n（AlCl₃）=n（NaAlO₂）=0.02mol，氯化鋁的質(zhì)量=0.02mol×133.5g/mol=2.67g；
沉淀質(zhì)量達(dá)到最大時，沉淀為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，其質(zhì)量為0.87g+0.02mol×78g=2.43g；
故答案為：2.67；2.43；
（4）30mL時，溶液為NaCl溶液，溶液中Cl^-來源于原混合物中的AlCl₃、MgCl₂和加入的30mlHCl，溶液中Na⁺來源于原混合物中的NaOH，由Na⁺離子和Cl^-離子守恒得，原混合物中n（NaOH）=n（NaCl）=n（Cl^-）=2n（MgCl₂）+3n（AlCl₃）+n（HCl）=$\frac{0.87g}{58g/mol}$×2+0.02mol×3+0.03L×1mol/L=0.12mol，
C點溶液為MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液，C點所加鹽酸用于中和原混合物中的NaOH，此時所加鹽酸物質(zhì)的量：n（HCl）=n（NaOH）=0.12mol；C點所表示鹽酸的體積為：V=$\frac{0.12mol}{1mol/L}$=0.12L=120mL，
答：C點時所用鹽酸的體積120mL．

點評 本題考查了鋁、鎂及其化合物性質(zhì)的分析判斷，圖象分析方法，對于圖象分析題的解題規(guī)律：要明確每一段圖象發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、知道拐點代表的含義及溶液中溶質(zhì)的成分，結(jié)合方程式對有關(guān)問題進行分析，題目難度中等．