Question

6．將0.1molMg、Al混合物溶于100mL4mol/L的鹽酸中，然后再滴加1mol/L的NaOH溶液，在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質量m與NaOH溶液的體積V的變化如圖所示．
（1）當V₁=140mL時，混合物中n（Mg）=0.04mol，V₂=460mL
（2）滴入的NaOH溶液400mL 時，溶液中的Mg²⁺和Al³⁺剛好沉淀完全．
（3）若混合物中Mg的物質的量分數(shù)為a，當?shù)稳氲腘aOH溶液為450mL時，所得沉淀中無Al（OH）₃，則a的取值范圍是0.5≤a＜1．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液V₁mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H⁺+OH^-=H₂O；
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為A時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時發(fā)生的反應為：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生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應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⁺轉化為沉淀的反應，A→B段發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結合反應及原子守恒計算解答；
（2）當鎂離子、鋁離子恰好完全沉淀時，溶質為氯化鈉，結合質量守恒定律計算出需要氫氧化鈉溶液體積；
（3）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質的量分數(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Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應，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，再結合n（Mg）+n（Al）=0.1mol判斷a的范圍．

解答 解：（1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液V₁mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應為：H⁺+OH^-=H₂O；
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為A時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時發(fā)生的反應為：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生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
若V₁=140mL，說明鹽酸有剩余，剩余鹽酸的物質的量=1mol/L×0.14L=0.14mol，則和金屬反應的鹽酸的物質的量=4mol/L×0.1L-0.14mol=0.26mol，
設鎂的物質的量是x，鋁的物質的量是y，x+y=0.1、2x=3y=0.26，解得：x=0.04mol，y=0.06mol，
V₂時溶液中的溶質是偏鋁酸鈉和氯化鈉，根據(jù)原子守恒知，n（NaOH）=n（Al）+n（HCl）=0.06mol+0.4mol=0.46mol，所以氫氧化鈉的體積=$\frac{0.46mol}{1mol/L}$=460mL，
故答案為：0.04；460；
（2）溶液中的Mg²⁺和Al³⁺剛好沉淀完全時，溶液中溶質為NaCl，則n（NaOH）=n（HCl）=4mol/L×0.1L=0.4mol，需要氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{0.4mol}{1mol/L}$=0.4L=400mL，
故答案為：400；   
（3）若混合物仍為0.1mol，其中鎂的物質的量分數(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Al（OH）₃沉淀，證明生成的氫氧化鋁全部和氫氧化鈉反應，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．

點評 本題以圖象形式考查混合物計算，題目難度中等，明確每一段圖象發(fā)生的化學反應、知道拐點代表的含義及溶液中溶質的成分，結合方程式對有關問題進行分析，注意守恒思想的運用，可以使計算簡化．