Question

9．將鎂鋁的混合物0.1mol溶于100mL2mol/L硫酸溶液中，然后再滴加1mol/L氫氧化鈉溶液，請(qǐng)回答以下問題：
（1）若在滴加NaOH溶液的過程中，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量m隨加入NaOH溶液的體積變化如圖所示，則
V₁=400mL，V₂=440mL，m₁=6.6g．
（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用100mL2mol/L硫酸溶解后，再加入450mL1mol/L氫氧化鈉溶液，所得溶液無Al（OH）₃沉淀．滿足此條件的a的取值范圍是0.5≤a＜1．

Answer 1

分析 （1）滴加NaOH溶液到體積V₁mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉離子與硫酸根守恒有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄），進(jìn)而計(jì)算V₁；
開始滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V₁=160mL時(shí)，剩余的H₂SO₄與滴加的NaOH恰好完全反應(yīng)，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，令MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，結(jié)合Mg、Al物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化以及硫酸根守恒計(jì)算各自物質(zhì)的量，當(dāng)?shù)渭覰aOH溶液到體積V₂時(shí)，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．根據(jù)守恒有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al），據(jù)此求出n（NaOH），進(jìn)而計(jì)算V₂；
根據(jù)元素守恒可知?dú)溲趸�鎂、氫氧化鋁的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算沉淀質(zhì)量；
（2）反應(yīng)后的混合溶液，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）₃，溶質(zhì)為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，由于為金屬混合物，則a＜1，根據(jù)鈉離子守恒，應(yīng)滿足n（NaOH）≥2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂），根據(jù)鋁元素守恒用x表示出n（NaAlO₂），據(jù)此確定a的取值范圍．

解答 解：（1）滴加NaOH溶液到體積V₁mL時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為Na₂SO₄，根據(jù)鈉離子與硫酸根守恒有n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，故V₁=$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
當(dāng)V₁=160mL時(shí)，此時(shí)，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，由Na⁺離子守恒可知，n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.16L×1mol/L=0.08mol，
令MgSO₄為xmol，Al₂（SO₄）₃為ymol，則：
根據(jù)Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1
根據(jù)SO₄^2-離子守恒有：x+3y=0.1×2-0.08
聯(lián)立方程，解得：x=0.06、y=0.02
所以金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol，
滴加NaOH溶液到體積V₂時(shí)，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根據(jù)守恒有：n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al）=2×0.1L×2mol/L+0.04mol=0.44mol，所以，V₂=$\frac{0.44mol}{1mol/L}$=0.44L=440mL，
由原子守恒可知?dú)溲趸�鎂為0.06mol，氫氧化鋁為0.04mol，則m₁=0.06mol×58g/mol+0.04mol×78g/mol=6.6g，
故答案為：400；440；6.6；
（2）由于為金屬混合物，則a＜1，Al的物質(zhì)的量為0.1（1-a）mol，反應(yīng)后的混合溶液，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）₃，溶質(zhì)為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，根據(jù)鋁元素守恒可知n（NaAlO₂）=0.1（1-a）mol，根據(jù)鈉離子守恒，應(yīng)滿足n（NaOH）≥2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂），即0.45×1≥2×0.1×2+0.1（1-a），解得a≥0.5，故0.5≤a＜1，
故答案為：0.5≤a＜1．

點(diǎn)評(píng) 本題以圖象形式考查混合物計(jì)算，關(guān)鍵是清楚每一段圖象發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、知道拐點(diǎn)代表的含義及溶液中溶質(zhì)的成分，結(jié)合守恒思想進(jìn)行解答，較好地考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度中等．