Question

将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL、2 mol·L^－1的H₂SO₄溶液中，然后再滴加1 mol·L^－1的NaOH溶液。请回答：

（1）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变化如上图所示。当V₁＝160 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，用100 mL、2 mol·L^－1的H₂SO₄溶解此混合物后，再加入450 mL、1 mol·L^－1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）0.06 440 （2）400 （3）1/2≤a<1

【解析】

试题分析：（1）100mL 2mol•L-1的H2SO4溶液中硫酸的物质的量为0.1L×2mol/L=0.2mol，

当V1=160mL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）=n（Na+）=n（NaOH）=×0.16L×1mol/L=0.08mol

令MgSO4为xmol，Al2（SO4）3为ymol，则：

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=0.2-0.08

联立方程，解得：x=0.06；y=0.02

所以金属粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol

滴加NaOH溶液到体积V2时，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液，根据SO42-离子、Na+离子和Al原子守恒有：

n（NaOH）=2n（Na2SO4）+n（NaAlO2）=2n（H2SO4）+n（Al）=2×0.2mol×+0.04mol=0.44mol，所以，V2==0.44L=440mL；

（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）===0.4L=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450mL 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0.45×1≥2×0.1×2+0.1（1-a），解得a≥0.5，故0.5≤a＜1。

考点：以图象形式考查混合物计算