Question

【題目】0.1 mol的鎂、鋁混合物溶于100 mL 2 moI/LH2SO4溶液中，然后再滴加l mol/LNaOH溶液。請回答：

(l)若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化如圖所示。當V1=160mL時，則金屬粉末中n(Mg)=_________ mol，V2=________mL。

（2）若在滴加NaOH溶液過程中，欲使Mg2+、Al3+剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V(NaOH)=________mL。

（3）若混合物仍為0.1 mol，其中Mg粉的物質的量分數為a，用100 mL2mol/L1硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL l moI/LNaOH溶液，所得沉淀中無A1(OH)3。滿足條件的a的取值范圍是__________。

Answer 1

【答案】（1）0.06，440；（2）400；（3）

【解析】

試題分析：（1）100mL 2molL-1的H2SO4溶液中硫酸的物質的量為0.1L×2mol/L=0.2mol，當V1=160mL時，此時，溶液是MgSO4、Al2（SO4）3和Na2SO4混合液，由Na+離子守恒可知，n（Na2SO4）＝1/2n（Na+）＝1/2n（NaOH）＝0.5×0.16L×1mol/L=0.08mol。令MgSO4為xmol，Al2（SO4）3為ymol，則：根據Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1；根據SO42-離子守恒有：x+3y=0.2-0.08，聯立方程，解得：x=0.06；y=0.02，所以金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol。滴加NaOH溶液到體積V2時，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液，根據SO42-離子、Na+離子和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 ÷ 1 mol/L＝0.44L = 440mL；

（2）當溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全時，此時溶液是Na2SO4溶液，根據SO42-離子和Na+離子守恒有：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）由于為金屬混合物，則a＜1，Al的物質的量為0.1（1-a）mol，反應后的混合溶液，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）3，溶質為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，根據鋁元素守恒可知n（NaAlO2）=0.1（1-a）mol，根據鈉離子守恒，應滿足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。