Question

2．把NaOH、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，在所得的浊液中逐滴加入2mol/L HCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的质量关系如图．试回答：（写出计算过程）
（1）原混合物中的NaOH、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃ 的物质的量分别为多少？
（2）Q点HCl溶液加入量是多少mL？

Answer 1

分析 NaOH、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，向所得的浊液中逐滴加入盐酸时，0-10mL时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，1.16g沉淀为Mg（OH）₂；
10-30mL时，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，B点溶液中存在的溶质是氯化钠、硫酸钠，沉淀为Mg（OH）₂、Al（OH）₃；
30-QmL过程中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁．
（1）根据Mg元素守恒n（MgSO₄）=n[Mg（OH）₂]；生成氢氧化铝消耗20mL盐酸，结合方程式计算氢氧化铝的物质的量，根据Al元素守恒n[Al₂（SO₄）₃]=$\frac{1}{2}$n[Al（OH）₃]；
B点溶质为NaCl、Na₂SO₄，消耗盐酸30mL，根据钠离子可得n（NaOH）=n（NaCl）+2n（Na₂SO₄）=n（NaCl）+2n（MgSO₄）+6n[Al₂（SO₄）₃]；
（2）整个过程中，Q点加入盐酸实际中和原混合物中NaOH，则n（HCl）=n（NaOH），进而计算Q点盐酸体积．

解答 解：NaOH、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃三种固体组成的混合物溶于足量水后有1.16g白色沉淀，向所得的浊液中逐滴加入盐酸时，0-10mL时没有沉淀生成，说明溶液中NaOH过量，则铝离子完全转化为偏铝酸根离子，1.16g沉淀为Mg（OH）₂；
10-30mL时，盐酸和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀，离子反应方程式为H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，B点溶液中存在的溶质是氯化钠、硫酸钠，沉淀为Mg（OH）₂、Al（OH）₃；
30-QmL过程中，氢氧化镁和氢氧化铝都与盐酸反应生成氯化铝和氯化镁．
（1）=根据Mg元素守恒n（MgSO₄）=n[Mg（OH）₂]=$\frac{1.16g}{56g/mol}$=0.02mol；
生成氢氧化铝消耗20mL盐酸，消耗HCl为0.02L×2mol/L=0.04mol，由H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓可知，生成氢氧化铝为0.04mol，根据Al元素守恒n[Al₂（SO₄）₃]=$\frac{1}{2}$n[Al（OH）₃]=0.02mol；
B点溶质为NaCl、Na₂SO₄，消耗盐酸30mL，根据钠离子可得n（NaOH）=n（NaCl）+2n（Na₂SO₄）=n（NaCl）+2n（MgSO₄）+6n[Al₂（SO₄）₃]=0.03L×2mol/L+0.02mol×2+0.02mol×6=0.22mol，
答：原混合物中的NaOH、MgSO₄、Al₂（SO₄）₃ 的物质的量分别为0.22mol、0.02mol、0.02mol；
（2）整个过程中，Q点加入盐酸实际中和原混合物中NaOH，则n（HCl）=n（NaOH）=0.22mol，故Q点盐酸体积为$\frac{0.22mol}{2mol/L}$=0.11L，即为110mL，
答：Q点盐酸体积为110mL．

点评 本题考查混合物计算，关键是明确给图象中各阶段发生的反应，知道拐点代表的含义及溶液中溶质的成分，再利用守恒法计算解答，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．