Question

【題目】0.1 mol的鎂、鋁混合物溶于100 mL 2mol·L－1H2SO4溶液中，然后再滴加1 mol·L－1NaOH溶液。請回答：

（1）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＝120mL時，則金屬粉末中n(Mg)＝________，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）若向300mL 1 mol/LAL2(SO4)3的溶液中逐漸加入濃度為1mol/L的溶液，若產生2.34克白色沉淀，則加入的NaOH溶液的體積可能為__________毫升。

（4）若混合物仍為0.1 mol，其中Mg粉的物質的量分數為a，用100 mL 2 mol·L－1硫酸溶解此混合物后，再加入460 mL 1 mol·L－1NaOH溶液，所得沉淀中無Al(OH)3。滿足條件的a的取值范圍是________。

Answer 1

【答案】0.02 mol 480 400 90mL或2370 mL 0.4≤a ＜1

【解析】

（1）根據圖象可知，在滴加NaOH溶液到體積V1=120mL過程中，沒有沉淀生成，說明硫酸有剩余，滴加的NaOH用于中和剩余硫酸，V1=120mL時，剩余的H2SO4與滴加的NaOH恰好完全反應，溶液是MgSO4、Al2（SO4）3和Na2SO4混合液，設MgSO4為xmol，Al2（SO4）3為ymol，根據守恒列方程求算n（Mg）；當滴加NaOH溶液到體積V2時，Al（OH）3完全溶解，沉淀是Mg（OH）2，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液．根據守恒有： ，據此求出n（NaOH），再利用V=n/c計算；

（2）當溶液中Mg2＋、Al3＋恰好沉淀完全時，即沉淀達到最大值，此時，溶液是Na2SO4溶液，根據SO42－離子和Na＋離子守恒有 求出n（NaOH），再利用V=n/c計算；

（3）發生反應 , ，NaOH溶液可能少量只發生反應1，也可能量較多，反生反應1和反應2，根據沉淀質量計算；

（4）反應后的混合溶液，再加入460mL 1mol·L－1的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）3，溶質為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，由于為金屬混合物，則a<1，根據鈉離子守恒，應滿足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），根據鋁元素守恒用x表示出n（NaAlO2），據此確定a的取值范圍。

(1)100mL2mol/L的H2SO4溶液中硫酸的物質的量為：0.1L×2mol/L=0.2mol，

當V1=120mL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)=0.5n(Na＋)=0.5n(NaOH)=0.5×0.12L×1mol·L－1=0.06mol，

設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=0.2-0.06=0.14，

聯立解得：x=0.02；y=0.04，

所以金屬粉末中n(Mg)=0.02mol,n(Al)=2y=2×0.04mol=0.08mol；

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：，所以，

故答案為：0.02；480；

(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： ，,所以 ，

故答案為：400；

(3) 發生反應 , ，當NaOH量少時只發生反應1， ，則NaOH體積。當NaOH量多時，發生反應1和2，反應1中NaOH消耗物質的量為，反應2中參加反應Al(OH)3物質的量為0.6mol-0.03mol=0.57mol，消耗NaOH物質的量，故總消耗NaOH體積，

故答案為：90mL或2370 mL；

(4)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460mL1mol·L－1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0.46×1≥2×0.1×2+0.1(1-a)，解得a≥0.4，故0.4≤a ＜1，

故答案為：0.4≤a ＜1。