Question

将镁、铝的混合物0.1mol 溶于100mL 2mol/L H₂SO₄溶液中，然后再滴加1mol/L 的NaOH溶液，沉淀质量m 随加入NaOH溶液的体积V 变化情况如图所示，计算：（1）当a=160mL时，金属混合物中n（Mg）=

 

mol，n（Al）=

 

mol，c=

 

mL；
（2）若欲使Mg²⁺、Al³⁺刚好完全沉淀，则加入的NaOH的体积V应为多少毫升？

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）根据图象可知，在滴加NaOH溶液到体积a=160mL过程中，没有沉淀生成，说明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，a=160mL时，剩余的H₂SO₄与滴加的NaOH恰好完全反应，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液，根据Mg原子、Al原子、SO₄^2-离子、Na⁺离子守恒，列方程求算n（Mg），然后计算出n（Al）；
当滴加NaOH溶液到体积c时，Al（OH）₃完全溶解，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据SO₄^2-离子、Na⁺离子和Al原子守恒，求出n（NaOH），再利用V=

n

V

计算滴入氢氧化钠溶液体积V₂；
（2）使Mg²⁺、Al³⁺刚好完全沉淀，此时生成氢氧化镁、氢氧化铝和硫酸钠，根据硫酸钠的化学式可以计算出氢氧化钠的物质的量，再根据V=

n

c

计算出需要氢氧化钠溶液的体积．

解答： 解：（1）当a=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

2

n（Na⁺）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×0.16L×1mol/L=0.08mol，
设MgSO₄为xmol、Al₂（SO₄）₃为ymol，则：
根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1，
100mL 2mol/L的H₂SO₄溶液中含有硫酸的物质的量为：2mol/L×0.1L=0.2mol，
根据SO₄^2-离子守恒有：x+3y=0.2-0.08=0.12，
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c时时，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根据SO₄^2-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，
则c点消耗氢氧化钠溶液的体积为

0.44mol

1mol/L

=0.44L=440mL，
故答案为：0.06；0.04；440；
（2）使Mg²⁺、Al³⁺刚好完全沉淀，此时溶质为硫酸钠，则n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=0.4mol，加入的NaOH的体积V为：V=

0.4mol

1mol/L

=400mL，
答：需要加入氢氧化钠溶液的体积为400mL．

点评：本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，明确图象曲线变化的含义为解答此类题的关键，注意掌握常见离子的性质及发生的反应，试题有利于培养学生的分析能力及化学计算能力．