Question

0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2 moI/LH₂SO₄溶液中，然后再滴加l mol/LNaOH溶液。请回答：

(l)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变化如图所示。当V₁=160mL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Mg²⁺、Al³⁺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 mL2mol/L1硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL l moI/LNaOH溶液，所得沉淀中无A1(OH)₃。满足条件的a的取值范围是__________。

Answer

（1）0.06，440；（2）400；（3）

【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）＝1/2n（Na+）＝1/2n（NaOH）＝0.5×0.16L×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＝0.44mol ÷ 1 mol/L＝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）＝0.4mol÷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。

【考点定位】以图像形式考查混合物计算

【名师点晴】明确反应的原理、准确判断图像变化趋势以及灵活应用守恒法是解答的关键，关于图像的答题技巧：①看面：弄清纵、横坐标的含义。②看线：弄清线的变化趋势，每条线都代表着一定的化学反应过程。③看点：弄清曲线上拐点的含义，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。曲线的拐点代表着一个反应过程的结束和开始。