Question

某研究性学习小组拟探究在含Mg²⁺、Al³⁺的混合溶液中滴加NaOH溶液时，生成氢氧化物沉淀的过程．
【实验】在0.1mol?L^-1 MgSO₄、0.05mol?L^-1 Al₂（SO₄）₃的混合溶液中滴加0.5mol?L^-1 NaOH溶液，借助氢离子传感器和相应分析软件，测得溶液的pH随NaOH溶液的加入变化情况如图所示．
（1）为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于

 

 （填仪器名称）中滴加．
（2）图中有三个pH增加缓慢的阶段，第一阶段（a点前）对应的实验现象是

 

．
（3）对第二阶段（b、c之间）溶液pH变化缓慢的本质，小组同学做出如下推测，请补充推测2和3：
推测1：生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-．
推测2：

 

．
推测3：

 

．
若推测1符合实际情况，则a点之前反应的离子方程式为

 

，请据此描述Mg（OH）₂、Al（OH）₃两种物质在水溶液中溶解性的差异

 

．
（4）请分析e点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子并设计实验检验（可不填满）：

较大量存在的含金属元素的离子	检验方法

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,镁、铝的重要化合物

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：由图象可知，pH变化缓慢的主要原因应为：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^-三种可能，至于哪一阶段为那种可能，应与 Al（OH）₃、Mg（OH）₂二者的溶解度有关．

解答： 解：（1）精确控制加入NaOH溶液的体积，应用精确度0.01ml的滴定管，又NaOH呈碱性，故选用碱式滴定管，故答案为：碱式滴定管；
（2）由图象可知，PH变化缓慢的主要原因应为：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^-三种可能，第一阶段（a点前）应该是生成沉淀消耗了滴下去的氢氧化钠，故现象为：生成白色沉淀并逐渐增多，故答案为：生成白色沉淀并逐渐增多；
（3）根据分析可知，PH变化缓慢的主要原因应为：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^-三种可能，若推测1符合实际情况，b、c之间生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-，则a点之前应该是产生氢氧化铝的反应，所以反应的离子方程式为Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，据此说明在碱性溶液中铝离子比镁离子更易沉淀，所以Al（OH）₃比Mg（OH）₂更难溶于水，
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更难溶于水；
（4）根据以上分析得出，e点前的反应为Al（OH）₃+OH^-═Al（OH）₄^-，所以e点后溶液中较大量存在的含金属元素的离子为钠离子和Al（OH）₄^-离子，故答案为：

较大量存在的含金属元素的离子	检验方法
Na+	用洁净的铂丝蘸取少量待测液在酒精灯火焰上灼烧，若火焰呈黄色，表明存在Na+
[Al（OH）4]-	取少量待测液于试管中，滴加盐酸，产生白色沉淀，盐酸过量时，沉淀又溶解

点评：本题考查了学生根据图象分析反应过程的能力，解题关键还在于熟悉有关镁铝的性质．