Question

3．某課外興趣小組為了探究堿性溶液中Mg²⁺、AlO^-與溶液pH的關(guān)系，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：向含有0.1mol HCl、0.1mol MgCl₂、1.0mol AlCl₃的混合溶液中逐漸加入NaOH溶液，均至反應(yīng)后溶液體積1L．測(cè)得部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

pH	9	10	11
c（Mg2+）/mol•L-1	10-1	10-3	10-5
c（AlO2-）/mol•L-1	10-2	10-1	1

試回答：
（1）向混合溶液中加入NaOH溶液至pH=9，能否有Mg（OH）₂沉淀出現(xiàn)否（填“能”或“否”），由此你得到的初步結(jié)論是Mg²⁺在弱堿性溶液中不能生成沉淀或Mg（OH）₂存在溶解平衡．
（2）向混合溶液中加入NaOH溶液至pH=10，需要NaOH溶液中有多少克NaOH？（最后結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)溶液的pH=9時(shí)，溶液中鎂離子的濃度為0.1mol/L；
（2）pH=10時(shí)，溶液中c（Mg²⁺）=10^-3mol/L，c（AlO₂^-）=0.1 mol/L．
故消耗NaOH溶液分為四個(gè)階段：H⁺+OH^-=H₂O、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
根據(jù)溶液中的Mg²⁺的剩余量和AlO₂^-的生成量來計(jì)算需要的NaOH的物質(zhì)的量和質(zhì)量．

解答 解：（1）向含有0.1mol HCl、0.1mol MgCl₂、1.0mol AlCl₃的混合溶液中逐漸加入NaOH溶液，均至反應(yīng)后溶液體積1L．此時(shí)溶液中的鎂離子的濃度為0.1mol/L．而當(dāng)溶液的pH=9時(shí)，溶液中鎂離子的濃度為0.1mol/L，濃度沒有減少，故無氫氧化鎂沉淀生成，
故答案為：否；Mg²⁺在弱堿性溶液中不能生成沉淀或Mg（OH）₂存在溶解平衡；
（2）pH=10時(shí)，溶液中c（Mg²⁺）=10^-3mol/L，c（AlO₂^-）=0.1 mol/L，氫離子幾乎被完全反應(yīng)．
向混合溶液中加入NaOH溶液反應(yīng)過程分為三個(gè)階段：設(shè)氫離子消耗的NaOH 的物質(zhì)的量為xmol，鎂離子消耗的氫氧化鈉為ymol，鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀消耗的氫氧化鈉為zmol，氫氧化鋁溶解消耗的氫氧化鈉為Qmol，則有：
  H⁺+OH^-=H₂O
 1               1
0.1mol     xmol
 Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓
 1                       2
0.099 mol         ymol
Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓
1               3
1mol      zmol
Al（OH）₃ +OH^-=AlO₂^-+2H₂O
  1                     1
0.1 mol           Q mol
解得x=0.1mol
y=0.198mol
z=3mol
Q=0.1mol
則NaOH的質(zhì)量為m=（0.1 mol+0.198 mol+3 mol+0.1 mol）×40 g/mol=135.92 g，
答：需要NaOH的質(zhì)量為135.92 g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了根據(jù)化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算，分析出向鹽酸、氯化鎂和氯化鋁的混合溶液中加入NaOH的反應(yīng)的先后順序是關(guān)鍵，綜合性較強(qiáng)，難度較大．