Question

9．向一定量MgCl₂、AlCl₃溶液中滴加常用試劑NaOH與鹽酸（t時(shí)刻之前滴加的試劑a，t時(shí)刻之后改滴試劑b），沉淀的物質(zhì)的量y （mol）與試劑體積x （mL）間的關(guān)系曲線如圖1所示．試回答：

（1）AB段所表示的反應(yīng)的離子方程式是Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
CD段所表示的反應(yīng)的離子方程式是AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓．
（2）若向B處生成的溶液中通入足量二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)的離子方程式是AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（3）a是NaOH，且c（a）：c（b）=1：1
（4）原混合液中，c（Al³⁺）：c（Mg²⁺）：c（Cl^-）=1：1：5
（5）納米氧化鋁在陶瓷材料、電子工業(yè)、生物醫(yī)藥等方面有廣闊的應(yīng)用前景，它可通過(guò)硫酸鋁銨晶體熱分解得到．取4.53g硫酸鋁銨晶體[Al₂（NH₄）₂（SO₄）_n•24H₂O，相對(duì)分子質(zhì)量為906]加熱分解，最終剩余0.51gAl₂O₃固體．加熱過(guò)程中，固體質(zhì)量隨時(shí)間的變化如圖2所示．
試通過(guò)計(jì)算確定400℃剩余固體成分的化學(xué)式（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄•H₂O．（寫出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）氫氧化鋁可以溶解于氫氧化鈉中，但是氫氧化鎂不會(huì)溶解；偏鋁酸鈉可以和鹽酸之間反應(yīng)生成氫氧化鋁；
（2）偏鋁酸鈉中通入二氧化碳會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈉、氫氧化鋁沉淀，據(jù)此書寫反應(yīng)；
（3）根據(jù)產(chǎn)生沉淀的量的變化以及沉淀的溶解情況確定先后滴加的試劑；
（4）氯化鎂中氯離子物質(zhì)的量是氯化鎂物質(zhì)的量的2倍，氯化鋁中，氯離子物質(zhì)的量是氯化鋁物質(zhì)的量的3倍，根據(jù)沉淀的量結(jié)合元素守恒來(lái)回答；
（5）先計(jì)算硫酸鋁銨晶體質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)式計(jì)算結(jié)晶水中水的質(zhì)量，結(jié)合400℃時(shí)固體質(zhì)量差，計(jì)算晶體中剩余結(jié)晶水的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算剩余固體中n[（（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄]：n（H₂O），據(jù)此確定化學(xué)式．

解答 解：（1）加入的試劑能立即產(chǎn)生沉淀，并且沉淀的量達(dá)到最大，然后沉淀溶解，根據(jù)氫氧化鋁可以溶解于氫氧化鈉中，但是氫氧化鎂不會(huì)溶解；偏鋁酸鈉可以和鹽酸之間反應(yīng)生成氫氧化鋁的性質(zhì)，確定AB段所表示的反應(yīng)的離子方程式是：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，CD段所表示的反應(yīng)的離子方程式是：AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓，故答案為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；AlO₂^-+H⁺+H₂O═Al（OH）₃↓；
（2）沉淀量達(dá)到最小后，氫氧化鋁全部轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，通入二氧化碳會(huì)發(fā)生反應(yīng)：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）加入的試劑能立即產(chǎn)生沉淀，并且沉淀的量達(dá)到最大，然后沉淀溶解，根據(jù)氫氧化鋁可以溶解于氫氧化鈉中，但是氫氧化鎂不會(huì)溶解；偏鋁酸鈉可以和鹽酸之間反應(yīng)生成氫氧化鋁的性質(zhì)，確定a是NaOH，b是HCl，根據(jù)圖象，結(jié)合圖象消耗的酸堿體積的完全的對(duì)稱的特點(diǎn)，根據(jù)反應(yīng)實(shí)質(zhì)：NaOH～Al（OH）₃～AlO₂^-～H⁺，得到：鹽酸和氫氧化鈉的濃度之比是1：1，故答案為：1：1；
（4）原混合液中，加入氫氧化鈉產(chǎn)生的氫氧化鋁和氫氧化鎂的物質(zhì)的量是相等的，根據(jù)元素守恒，所以氯化鎂和氯化鋁的物質(zhì)的量是相等的，氯化鎂中氯離子物質(zhì)的量是氯化鎂物質(zhì)的量的2倍，氯化鋁中，氯離子物質(zhì)的量是氯化鋁物質(zhì)的量的3倍，所以c（Al³⁺）：c（Mg²⁺）：c（Cl^-）=1：1：5，故答案為：1：1：5；
（5）4.53g硫酸鋁銨晶體的物質(zhì)的量為$\frac{4.53g}{906g/mol}$=0.005mol，
4.53g硫酸鋁銨晶體中水的質(zhì)量為0.005mol×24×18g/mol=2.16g，
加熱400℃時(shí)固體質(zhì)量減少△m=4.53g-2.46g=2.07g＜2.16g
剩余固體中結(jié)晶水的物質(zhì)的量為$\frac{2.16g-2.07g}{18g/mol}$=0.005mol，
剩余固體中n[（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄]：n（H₂O）=0.005mol：0.005mol=1：1，
故400℃時(shí)剩余固體成分的化學(xué)式為（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄•H₂O．
故答案為：（NH₄）₂Al₂（SO₄）₄•H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鎂、鋁重要化合物的性質(zhì)、根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，能正確分析圖象中轉(zhuǎn)折線發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解本題的關(guān)鍵，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，提高學(xué)生的應(yīng)試能力和學(xué)習(xí)效率．