Question

11．將0.1mol的鎂、鋁混合物溶于100mL 4mol/LHCl溶液中，然后再滴加1mol/L NaOH溶液．請(qǐng)回答：
（1）若在滴加NaOH溶液的過(guò)程中，沉淀質(zhì)量m隨加入NaOH溶液的體積V變化如上圖所示已知當(dāng)V₁=160mL時(shí)，求金屬粉末中Mg的物質(zhì)的量以及V₃為多少mL．
（該小問(wèn)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
（2）若混合物仍為0.1mol，其中Mg粉的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用100mL 4mol/LHCl溶液溶解此混合物后，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無(wú)Al（OH）₃．滿足此條件的a的取值范圍是：0.5≤a＜1．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，從開(kāi)始至加入NaOH溶液V₁mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，鹽酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H⁺+OH^-=H₂O；
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為A時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液為氯化鈉溶液，再繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
由圖可知，0～V₁發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，V₁～A發(fā)生Mg²⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀的反應(yīng)，A→B段發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合反應(yīng)及原子守恒計(jì)算解答；
（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用400mL1mol•L^-1鹽酸溶解后，再加入450mL 1mol•L^-1氫氧化鈉溶液，所得溶液無(wú)Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應(yīng)，由上述分析知：v₁=400ml，再加入50mL 1mol•L^-1氫氧化鈉溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，求得：Al（OH）₃最大取值0.05mol，即0＜n（Al）≤0.05mol，再結(jié)合n（Mg）+n（Al）=0.1mol判斷a的范圍．

解答 解：（1）由圖可知，從開(kāi)始至加入NaOH溶液V₁mL，沒(méi)有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，鹽酸有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：H⁺+OH^-=H₂O；
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為A時(shí)，沉淀量最大，此時(shí)為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液為氯化鈉溶液，再繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
若V₁=160mL，說(shuō)明鹽酸有剩余，剩余鹽酸的物質(zhì)的量=1mol/L×0.16L=0.16mol，則和金屬反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量=4mol/L×0.1L-0.16mol=0.24mol，
設(shè)鎂的物質(zhì)的量是x，鋁的物質(zhì)的量是y，x+y=0.1、2x+3y=0.24，解得：x=0.06mol，y=0.04mol，
V₂時(shí)溶液中的溶質(zhì)是偏鋁酸鈉和氯化鈉，根據(jù)原子守恒知，n（NaOH）=n（Al）+n（HCl）=0.04mol+0.4mol=0.44mol，所以氫氧化鈉的體積=$\frac{0.44mol}{1mol/L}$=440mL，
故答：金屬粉末中Mg的物質(zhì)的量為0.04，及V₃為440；
（2）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為a，用400mL1mol•L^-1鹽酸溶解后，再加入450mL 1mol•L^-1氫氧化鈉溶液，所得溶液無(wú)Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應(yīng)，由上述分析知：v₁=400mL，再加入50mL 1mol•L^-1氫氧化鈉溶液，所得Al（OH）₃沉淀完全溶于氫氧化鈉生成偏鋁酸鈉，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，則0.5≤n（Mg）＜1，
故答案為：0.5≤a＜1．

點(diǎn)評(píng) 本題以圖象形式考查混合物計(jì)算，題目難度中等，明確每一段圖象發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、知道拐點(diǎn)代表的含義及溶液中溶質(zhì)的成分，結(jié)合方程式對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，注意守恒思想的運(yùn)用，可以使計(jì)算簡(jiǎn)化．