Question

将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2 mol/L的H₂SO₄溶液中，然后再滴加1 mol/L的NaOH溶液。请回答：若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化的关系如右图所示。

（1）当V₁＝140 mL时，则金属粉末中：n(Mg)＝________mol，V₂＝_______ml

（2）若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg^2＋、Al^3＋刚好沉淀完全，则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)＝__________mL。

（3）若混合物仍为0.1 mol，其中Mg粉的物质的量分数为a ，100 mL 2 mol/L 的H₂SO₄溶解此混合物后，再加入480 mL 1 mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)₃满足此条件的a的取值范围是_________。

Answer

（1）0.04、460（2）400（3）1＞a≥0.2

【解析】

试题分析：（1）当V1=140mL时，此时，溶液是MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4混合液，由Na+离子守恒可知，n（Na2SO4）=1/2n（NaOH）=1/2×0.14L×1mol/L=0.07mol,令MgSO4为xmol，Al2(SO4)3为ymol，根据Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1根据SO42-离子守恒有：x+3y=0.1×2-0.07,联立方程，解得：x=0.04、y=0.03所以金属粉末中n（Mg）=0.04mol，n（Al）=2y=2×0.03mol=0.06mol，滴加NaOH溶液到体积V2时，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液，根据守恒：n（NaOH） = 2n（Na2SO4 ）+ n（NaAlO2） = 2n（H2SO4） + n（Al） = 2 × 0.1L × 2mol/L + 0.06mol = 0.46mol，所以V2=0.46mol÷1mol/L=0.44L=460mL。

（2）当溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全时，此时溶液是Na2SO4溶液，根据SO42-离子和Na+离子守恒有：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）由于为金属混合物，则a＜1，Al的物质的量为0.1（1-a）mol，反应后的混合溶液，再加入480mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al（OH）3，溶质为硫酸钠、偏铝酸钠，根据铝元素守恒可知n（NaAlO2）=0.1（1-a）mol，根据钠离子守恒，应满足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），即0.48×1≥2×0．1×2+0.1（1-a），解得a≥0.2，所以1＞a≥0.2。

考点：考查镁、铝化合物的化学性质，化学图像的分析与判断。