Question

将镁铝的混合物0.1mol溶于100mL 2mol•L-1硫酸溶液中，然后再滴加1mol•L-1氢氧化钠溶液，

Answer 1

解题思路：（1）镁铝的混合物溶于稀硫酸溶液中，发生反应生成硫酸镁和硫酸铝，然后再滴入氢氧化钠溶液，氢氧化钠体积小于160ml时，和没有反应的硫酸反应，故0～160ml时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为160ml～v₁时，硫酸镁和硫酸铝和氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，氢氧化钠体积为v₁～v₂时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v₁时，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为SO₄^2-，即溶液中的溶质为Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺来自NaOH，SO₄^2-来自H₂SO₄，故当氢氧化钠体积为v₁时，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）；

（2）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用100mL2mol•L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 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=400ml，再加入50mL 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0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，则0.5≤n（Mg）＜1．

镁铝的混合物溶于稀硫酸溶液中，发生反应生成硫酸镁和硫酸铝，然后再滴入氢氧化钠溶液，氢氧化钠体积小于160ml时，和没有反应的硫酸反应，故0～160ml时，不产生沉淀，氢氧化钠体积为160ml～v₁时，硫酸镁和硫酸铝和氢氧化钠反应生成氢氧化镁和氢氧化铝，氢氧化钠体积为v₁～v₂时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v₁时，镁离子和铝离子恰好沉淀，溶液中阳离子为Na⁺，阴离子为SO₄^2-，即溶液中的溶质为Na₂SO₄，n（Na⁺）=2n（SO₄^2-），其中Na⁺来自NaOH，SO₄^2-来自H₂SO₄，故当氢氧化钠体积为v₁时，n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2×2mol•L^-1×0.1L=0.4mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)=[0.4mol/1mol•L−1]=0.4L=400ml；故v₁=400ml；

（1）设0.1mol镁铝的混合物中镁、铝的物质的量分别为x和y，x+y=0.1mol①，

氢氧化钠体积小于160ml时不产生沉淀，此时氢氧化钠和没有反应的硫酸反应，和硫酸反应的氢氧化钠物质的量=0.16L×1mol•L^-1=0.16mol，

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

0.16mol 0.08mol

镁铝和硫酸反应，消耗的硫酸应该为：0.1L×2mol•L^-1-0.08mol=0.12mol

发生的反应分别为：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂，2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂，

x x y [3/2]y

则：x+[3/2]y═0.12mol②

由式①②可得x=0.06mol，y=0.04mol；即镁、铝的物质的量分别为0.06mol和0.04mol，氢氧化钠体积为v1时生成Mg（OH）₂和Al（OH）₃物质的量分别0.06mol和0.04mol；

氢氧化钠体积为v₁～v₂时氢氧化铝和氢氧化钠反应，生成偏铝酸钠，Al（OH）₃ +NaOH=NaAlO₂+2H₂O，

0.04mol 0.04mol

Al（OH）₃ 和NaOH反应消耗NaOH0.04mol，v（NaOH）=

n(NaOH)

c(NaOH)=[0.04mol/1mol•L−1]=0.04L=40ml；即：v₁～v₂时氢氧化钠为40ml，0～v₁消耗400ml氢氧化钠，V₂=440 mL；

Mg～～Mg（OH）₂ ； Al～～Al（OH）₃；

0.06mol 0.06mol0.04mol 0.04mol

在滴加NaOH溶液的过程中，产生沉淀的质量m=m（Mg（OH）₂ ）+m（Al（OH）₃）=0.06mol×58g/mol+0.04mol×78g/mol=6.6g

故答案为：V₁=400 mL；V₂=440 mL；m₁=6.6 g；

（2）若混合物仍为0.1mol，其中镁的物质的量分数为a，用100mL2mol•L^-1硫酸溶解后，再加入450mL 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=400ml，再加入50mL 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0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，n（Mg）+n（Al）=0.1mol，则0.5≤n（Mg）＜1

0.05 0.05

故答案为：0.5≤a＜1．

点评：

本题考点： 镁、铝的重要化合物；化学方程式的有关计算．

考点点评： 本题考查镁铝化合物性质、混合物的计算，以图象题的形式考查，题目难度中等，分析图象各阶段的发生的反应是解题关键，