Question

5．將鎂、鋁的混合物共0.1mol，溶于200mL 2.5mol•L^-1的鹽酸溶液中，然后再滴加2mol•L^-1的NaOH溶液．請回答下列問題：
（1）若在滴加NaOH溶液的過程中，沉淀質(zhì)量m 隨加入NaOH溶液的體積V變化情況如圖所示．當(dāng)V₁=120mL時，則金屬粉末中n（Al）=0.06mol．
（2）V₂～V₃段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）若在滴加NaOH溶液的過程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V（NaOH）=250mL．

Answer 1

分析 由圖可知，從開始至加入NaOH溶液V₁mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應(yīng)為H⁺+OH^-=H₂O；
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為V₂時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時發(fā)生的反應(yīng)為Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液為氯化鈉溶液；再繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
由圖可知，0～V₁發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，V₁～V₂ Mg²⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，B→C段發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，結(jié)合反應(yīng)及原子守恒計算解答．

解答 解：從開始至加入NaOH溶液V₁mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，鹽酸有剩余，此時發(fā)生的反應(yīng)為H⁺+OH^-=H₂O；
繼續(xù)滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為V₂時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時發(fā)生的反應(yīng)為Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液為氯化鈉溶液；再繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
根據(jù)分析可知：0～V₁發(fā)生反應(yīng)H⁺+OH^-=H₂O，V₁～V₂ Mg²⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，B→C段發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（1）若V₁=120mL，說明鹽酸有剩余，剩余鹽酸的物質(zhì)的量為：2mol/L×0.12L=0.24mol，則和金屬反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量：2.5mol/L×0.2L-0.24mol=0.26mol，
設(shè)鎂的物質(zhì)的量是x，鋁的物質(zhì)的量是y，x+y=0.1、2x+3y=0.26，解得：x=0.04mol，y=0.06mol，
即：混合物中鋁的物質(zhì)的量為0.06mol，故答案為：0.06；
（2）V₁～V₂ Mg²⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，A→B段發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）若在滴加NaOH溶液的過程中，欲使Mg²⁺、Al³⁺剛好沉淀完全，溶質(zhì)是單一氯化鈉，根據(jù)原子守恒知，n（NaOH）=n（HCl）=0.5mol，
所以需要氫氧化鈉的體積為：$\frac{0.5mol}{2mol/L}$=0.25L=250mL，故答案為：250．

點評 本題以圖象形式考查混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確每一段圖象發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、知道拐點代表的含義及溶液中溶質(zhì)的成分為解答關(guān)鍵，注意守恒思想的運用方法．