Question

12．将镁、铝的混合物共0.2mol，溶于200mL4mol•L^-1的盐酸溶液中，然后再滴加2mol•L^-1的NaOH溶液．请回答下列问题：，
（1）若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化情况如图所示．当V₁=160mL时，则金属粉末中n（Mg）=0.12mol；
（2）0～V₁段发生的反应的离子方程式为H⁺+OH^-=H₂O；
（3）若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）=400mL；
（4）试计算V₂的值：V₂=440mL．

Answer 1

分析 （1）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积V₁=160mL过程中，没有沉淀生成，说明盐酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余盐酸，V₁=160mL时，剩余的HCl与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgCl₂、AlCl₃和NaCl混合液，根据Mg原子、Al原子、Cl^-离子、Na⁺离子守恒，列方程求算n（Al）；
（2）0～V₁段滴入的氢氧化钠溶液与剩余的氯化氢反应生成氯化钠和水；
（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，即沉淀达到最大值，此时，溶液是NaCl溶液，根据Cl^-离子和Na⁺离子守恒有n（Na⁺）=n（NaCl）=（HCl）求出n（NaOH），再利用V=$\frac{n}{c}$计算滴入NaOH溶液的体积；
（4）V₂为Mg²⁺、Al³⁺刚好沉淀完全消耗氢氧化钠溶液体积与溶解氢氧化铝消耗氢氧化钠溶液体积之和．

解答 解：（1）当V₁=160mL时，此时，溶液是MgCl₂、AlCl₃和NaCl的混合液，
由Na⁺离子守恒可知，n（NaCl）=n（Na⁺）=n（NaOH）=0.16L×2mol/L=0.32mol，
200mL 4mol•L^-1的盐酸溶液中含有氯化氢的物质的量为：4mol/L×0.2L=0.8mol，
设混合物中含有MgCl₂xmol、AlCl₃为ymol，则：
根据Mg原子、Al原子守恒有：x+y=0.2，
根据Cl^-离子守恒有：2x+3y=0.8-0.32=0.48，
联立方程解得：x=0.12、y=0.08，
所以金属粉末中：n（Mg）=0.12mol、n（Al）=y=0.08mol，
故答案为：0.12；
（2）0～V₁段，滴入氢氧化钠溶液后没有生成沉淀，说明盐酸过量，滴入的氢氧化钠与氯化氢反应生成氯化钠和水，反应的离子方程式为：H⁺+OH^-=H₂O，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O；
（3）当溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全时，此时，溶液是NaCl溶液，根据Cl^-离子和Na⁺离子守恒有：n（Na⁺）=n（NaCl）=（HCl）=4mol/L×0.2L=0.8mol，
所以需要加入氢氧化钠溶液体积为：V（NaOH）=$\frac{0.8mol}{2mo/L}$=0.4L=400mL，
故答案为：400；
（4）图象虚线对应数据为Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全消耗氢氧化钠溶液体积，根据（1）可知氢氧化铝的物质的量为0.08mol，根据反应Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知溶解0.08mol氢氧化铝需要消耗0.08molNaOH，消耗氢氧化钠溶液体积为：$\frac{0.08mol}{2mol/L}$=0.04L=40mL，所以V₂=400mL+40mL=440mL，
故答案为：440．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线对应反应原理为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．