4.某研究性學(xué)習(xí)小組擬探究在含Mg2+、Al3+的混合溶液中滴加NaOH溶液時,生成氫氧化物沉淀的過程.在0.1mol•L-1MgSO4、0.05mol•L-1Al2(SO43的混合溶液中滴加0.5mol•L-1NaOH溶液,他們借助氫離子傳感器和相應(yīng)的分析軟件,測得溶液的pH隨NaOH溶液的加入變化情況如圖所示.
(1)為精確控制加入NaOH溶液的體積,可將NaOH溶液置于堿式滴定管(填儀器名稱)中滴加.
(2)圖中有三個pH增加緩慢的階段,第一階段(a點前)對應(yīng)的實驗現(xiàn)象是生成白色沉淀并逐漸增多.
(3)對第二階段(b、c之間)溶液pH變化緩慢的本質(zhì),同學(xué)們做出如下推測,請補(bǔ)充推測2和推測3:
推測1:生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-;
推測2:生成Al(OH)3沉淀消耗OH-
推測3:Al(OH)3沉淀溶解,消耗OH-
若推測1符合實際情況,則a點之前反應(yīng)的離子方程式為Al3++3OH-═Al(OH)3↓,請據(jù)此描述Mg(OH)2、Al(OH)3兩種物質(zhì)在水溶液中溶解性的差異Al(OH)3比Mg(OH)2更難溶于水.
(4)請分析e點后溶液中較大量存在的含金屬元素的離子并設(shè)計實驗檢驗(可不填滿):
較大量存在的含金屬元素的離子檢驗方法
Na+用潔凈的鉑絲蘸取少量待測液在酒精燈火焰上灼燒,若火焰呈黃色,表明存在Na+    
[Al(OH)4]-取少量待測液于試管中,滴加鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀,鹽酸過量時,沉淀又溶解

分析 由圖象可知,pH變化緩慢的主要原因應(yīng)為:生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-;生成Al(OH)3沉淀消耗OH-; Al(OH)3沉淀溶解,消耗OH-三種可能,至于哪一階段為那種可能,應(yīng)與 Al(OH)3、Mg(OH)2二者的溶解度有關(guān),
(1)滴定管的溶液體積精確到0.01ml,堿式滴定管是用來精確控制加入NaOH溶液的體積;
(2)生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-;生成Al(OH)3沉淀消耗OH-;
(3)根據(jù)分析可知,PH變化緩慢的主要原因應(yīng)為:生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-;生成Al(OH)3沉淀消耗OH-; Al(OH)3沉淀溶解,消耗OH-三種可能,若推測1符合實際情況,b、c之間生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-,則a點之前應(yīng)該是產(chǎn)生氫氧化鋁的反應(yīng);
(4)根據(jù)以上分析得出,e點前的反應(yīng)為Al(OH)3+OH-═Al(OH)4-,所以e點后溶液中較大量存在的含金屬元素的離子為鈉離子和Al(OH)4-離子,焰色反應(yīng)檢驗鈉離子存在,Al(OH)4-離子和少量鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀,鹽酸過量會使氫氧化鋁溶解;

解答 解:(1)精確控制加入NaOH溶液的體積,應(yīng)用精確度0.01ml的滴定管,又NaOH呈堿性,故選用堿式滴定管,
故答案為:堿式滴定管;
(2)由圖象可知,PH變化緩慢的主要原因應(yīng)為:生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-;生成Al(OH)3沉淀消耗OH-; Al(OH)3沉淀溶解,消耗OH-三種可能,第一階段(a點前)應(yīng)該是生成沉淀消耗了滴下去的氫氧化鈉,故現(xiàn)象為:生成白色沉淀并逐漸增多,
故答案為:生成白色沉淀并逐漸增多;
(3)根據(jù)分析可知,PH變化緩慢的主要原因應(yīng)為:生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-;生成Al(OH)3沉淀消耗OH-; Al(OH)3沉淀溶解,消耗OH-三種可能,若推測1符合實際情況,b、c之間生成Mg(OH)2沉淀,消耗OH-,則a點之前應(yīng)該是產(chǎn)生氫氧化鋁的反應(yīng),所以反應(yīng)的離子方程式為Al3++3OH-═Al(OH)3↓,據(jù)此說明在堿性溶液中鋁離子比鎂離子更易沉淀,所以Al(OH)3比Mg(OH)2更難溶于水,
故答案:生成Al(OH)3沉淀消耗OH-;Al(OH)3沉淀溶解,消耗OH-;Al3++3OH-═Al(OH)3↓;Al(OH)3比Mg(OH)2更難溶于水;
(4)根據(jù)以上分析得出,e點前的反應(yīng)為Al(OH)3+OH-═Al(OH)4-,所以e點后溶液中較大量存在的含金屬元素的離子為鈉離子和Al(OH)4-離子,檢驗鈉離子可以利用其焰色反應(yīng),Al(OH)4-離子和鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀,過量鹽酸會使沉淀溶解,
故答案為:

較大量存在的含金屬元素的離子檢驗方法
Na+用潔凈的鉑絲蘸取少量待測液在酒精燈火焰上灼燒,若火焰呈黃色,表明存在Na+
[Al(OH)4]-取少量待測液于試管中,滴加鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀,鹽酸過量時,沉淀又溶解

點評 本題考查了學(xué)生根據(jù)圖象分析反應(yīng)過程的能力,解題關(guān)鍵還在于熟悉有關(guān)鎂鋁的性質(zhì),題目難度中等,側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力.

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