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【题目】将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL2 mol/L的H2SO4溶液中,然后再滴加1 mol/LNaOH溶液。请回答:

(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变化如图所示。当V1=160 mL 时,则金属粉末中n(Mg) = __________mol ,V2=_________mL

(2)若在滴加NaOH溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V (NaOH) = __________mL

(3)若混合物仍为0.1mol,其中Mg粉的物质的量分数为a,用100 mL 2 mol/L的硫酸溶解此混合物后,再加人450 mL 1 mol/L的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是:____________。

【答案】(1)0.06mol,440mL (2)400mL (3)0.5≤a<1。

【解析】

试题分析:(1)100mL 2molL-1的H2SO4溶液中硫酸的物质的量为0.1L×2mol/L=0.2mol,

当V1=160mL时,此时,溶液是MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4混合液,

由Na+离子守恒可知,n(Na2SO4)=1/2n(Na+)=1/2n(NaOH)=1/2×0.16L×1mol/L=0.08mol

令MgSO4为xmol,Al2(SO4)3为ymol,则:

根据Mg原子、Al原子守恒有:x+2y=0.1

根据SO42-离子守恒有:x+3y=0.2-0.08

联立方程,解得:x=0.06;y=0.02

所以金属粉末中n(Mg)=0.06mol,n(Al)=2y=2×0.02mol=0.04mol

滴加NaOH溶液到体积V2时,溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液,根据SO42-离子、Na+离子和Al原子守恒有:

n(NaOH)=2n(Na2SO4)+n(NaAlO2)=2n(H2SO4)+n(Al)=2×0.2mol×+0.04mol=0.44mol,所以,V2=0.44mol÷1mol/L=0.44L=440mL;

(2)当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时,此时溶液是Na2SO4溶液,根据SO42-离子和Na+离子守恒有:n(Na+)=2n(Na2SO4)=2(H2SO4)=2×0.1L×2mol/L=0.4mol,所以V(NaOH)=0.4mol÷1mol/L=0.4L=400ml;

(3)由于为金属混合物,则a<1,Al的物质的量为0.1(1-a)mol,反应后的混合溶液,再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3,溶质为硫酸钠、偏铝酸钠,根据铝元素守恒可知n(NaAlO2)=0.1(1-a)mol,根据钠离子守恒,应满足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

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