Question

14．将Mg、Al组成的混合物共0.2mol溶于100mL 3mol/LH₂SO₄溶液中，再滴加1mol/LNaOH 溶液，在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀的质量m随NaOH溶液体积V的变化如图所示：
（1）A点沉淀的成分是Mg（OH）₂、Al（OH）₃（用化学式表示）．
（2）A点沉淀的总物质的量n=0.2mol．   
（3）V₂=600mL．
（4）若混合物仍为0.2mol，其中Mg的物质的量分数为a，用100mL 3mol/LH₂SO₄溶液溶解此混合物后，再加入360mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）₃，则满足此条件的a的取值范围为0.5≤a＜1．

Answer 1

分析 镁铝的混合物溶于盐酸溶液中，发生反应生成氯化镁和氯化铝，先反应后的溶液中滴入氢氧化钠溶液，在氢氧化钠体积小于V₁时，氢氧化钠与没有反应的盐酸反应，故0～V₁mL时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为V₁mL～V₂mL，氯化镁和氯化铝与开始氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，在A点时沉淀达到最大量；氢氧化钠体积为V₂mL～V₃mL氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，当氢氧化钠体积为V₂mL，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为Cl^-，即溶液中的溶质为NaCl，n（Na⁺）=n（Cl^-），其中Na⁺来自NaOH，Cl^-来自HCl，故当氢氧化钠体积为V₂mL，n（NaOH）=n（HCl），据此解答（1）（2）（3）；
（4）若混合物仍为0.2mol，其中镁的物质的量分数为a，用100mL 3mol/LH₂SO₄溶液溶解后，再加入360mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知：v₁=300ml，再加入360mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，求得：Al（OH）₃最大取值0.06mol，即0＜n（Al）≤0.06mol，n（Mg）+n（Al）=0.2mol，据此判断镁的物质的量范围及a的范围．

解答 解：镁铝的混合物溶于盐酸溶液中，发生反应生成氯化镁和氯化铝，先反应后的溶液中滴入氢氧化钠溶液，在氢氧化钠体积小于V₁时，氢氧化钠与没有反应的盐酸反应，故0～V₁mL时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为V₁mL～V₂mL，氯化镁和氯化铝与开始氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，在A点时沉淀达到最大量；氢氧化钠体积为V₂mL～V₃mL氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，当氢氧化钠体积为V₂mL，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为Cl^-，即溶液中的溶质为NaCl，n（Na⁺）=n（Cl^-），其中Na⁺来自NaOH，Cl^-来自HCl，
（1）根据分析可知，A点的沉淀为：Mg（OH）₂、Al（OH）₃，故答案为：Mg（OH）₂、Al（OH）₃；
（2）镁和铝的物质的量为0.2mol，根据质量守恒定律，则A点生成沉淀的物质的量为0.2mol，故答案为：0.2mol；
（3）加入V₂mLNaOH时，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=3mol•L^-1×0.1L×2=0.6mol，V（NaOH）=$\frac{0.6mol}{1mol/L}$=0.6L=600mL，故答案为：600mL；
（4）若混合物仍为0.2mol，其中镁的物质的量分数为a，则镁的物质的量为0.2amol，
用100mL 3mol/LH₂SO₄溶液溶解此混合物后，再加入360mL 1mol/L的NaOH溶液，所得溶液无Al（OH）₃沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知：V₂=600mL，再加入60mL 1mol•L^-1氢氧化钠溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠，Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，Al（OH）₃最大取值0.06mol，即0＜n（Al）≤0.06mol，n（Mg）+n（Al）=0.2mol，则a的范围为：0.5≤a＜1，
故答案为：0.5≤a＜1．

点评 本题以图象题的形式考查镁铝单质及其化合物性质、混合物反应的计算，题目难度较大，分析图象各阶段的发生的反应是解题关键，注意掌握常见金属及其化合物性质，明确混合物计算的常用方法．