Question

3．某研究性學(xué)習(xí)小組擬探究在含Mg²⁺、Al³⁺的混合溶液中滴加NaOH溶液時(shí)，生成氫氧化物沉淀的過(guò)程．
【實(shí)驗(yàn)】在0.1mol•L^-1MgSO₄、0.05mol•L^-1Al₂（SO₄）₃的混合溶液中滴加0.5mol•L^-1NaOH溶液，借助氫離子傳感器和相應(yīng)分析軟件，測(cè)得溶液的pH隨NaOH溶液的加入變化情況如圖所示．

（1）為精確控制加入NaOH溶液的體積，可將NaOH溶液置于堿式滴定管 （填儀器名稱）中滴加．
（2）圖中有三個(gè)pH增加緩慢的階段，第一階段（a點(diǎn)前）對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是生成白色沉淀并逐漸增多．
（3）對(duì)第二階段（b、c之間）溶液pH變化緩慢的本質(zhì)，小組同學(xué)做出如下推測(cè)，請(qǐng)補(bǔ)充推測(cè)2和3：
推測(cè)1：生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-．
推測(cè)2：生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-．
推測(cè)3：Al（OH）₃沉淀溶解，消耗OH^-．
若推測(cè)1符合實(shí)際情況，則a點(diǎn)之前反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，請(qǐng)據(jù)此描述Mg（OH）₂、Al（OH）₃兩種物質(zhì)在水溶液中溶解性的差異Al（OH）₃比Mg（OH）₂更難溶于水．
（4）請(qǐng)分析e點(diǎn)后溶液中較大量存在的含金屬元素的離子并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)（可不填滿）：

較大量存在的含金屬元素的離子	檢驗(yàn)方法

Answer 1

分析 由圖象可知，pH變化緩慢的主要原因應(yīng)為：生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-；生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-； Al（OH）₃沉淀溶解，消耗OH^-三種可能，至于哪一階段為那種可能，應(yīng)與 Al（OH）₃、Mg（OH）₂二者的溶解度有關(guān)．
（1）滴定管的溶液體積精確到0.01ml，堿式滴定管是用來(lái)精確控制加入NaOH溶液的體積；
（2）生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-；生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-；
（3）根據(jù)分析可知，PH變化緩慢的主要原因應(yīng)為：生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-；生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-； Al（OH）₃沉淀溶解，消耗OH^-三種可能，若推測(cè)1符合實(shí)際情況，b、c之間生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-，則a點(diǎn)之前應(yīng)該是產(chǎn)生氫氧化鋁的反應(yīng)；
（4）根據(jù)以上分析得出，e點(diǎn)前的反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-═Al（OH）₄^-，所以e點(diǎn)后溶液中較大量存在的含金屬元素的離子為鈉離子和Al（OH）₄^-離子，焰色反應(yīng)檢驗(yàn)鈉離子存在，Al（OH）₄^-離子和少量鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，鹽酸過(guò)量會(huì)使氫氧化鋁溶解．

解答 解：（1）精確控制加入NaOH溶液的體積，應(yīng)用精確度0.01ml的滴定管，又NaOH呈堿性，故選用堿式滴定管，故答案為：堿式滴定管；
（2）由圖象可知，PH變化緩慢的主要原因應(yīng)為：生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-；生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-； Al（OH）₃沉淀溶解，消耗OH^-三種可能，第一階段（a點(diǎn)前）應(yīng)該是生成沉淀消耗了滴下去的氫氧化鈉，故現(xiàn)象為：生成白色沉淀并逐漸增多，
故答案為：生成白色沉淀并逐漸增多；
（3）根據(jù)分析可知，PH變化緩慢的主要原因應(yīng)為：生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-；生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-； Al（OH）₃沉淀溶解，消耗OH^-三種可能，若推測(cè)1符合實(shí)際情況，b、c之間生成Mg（OH）₂沉淀，消耗OH^-，則a點(diǎn)之前應(yīng)該是產(chǎn)生氫氧化鋁的反應(yīng)，所以反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓，據(jù)此說(shuō)明在堿性溶液中鋁離子比鎂離子更易沉淀，所以Al（OH）₃比Mg（OH）₂更難溶于水，
故答案：生成Al（OH）₃沉淀消耗OH^-；Al（OH）₃沉淀溶解，消耗OH^-；Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；Al（OH）₃比Mg（OH）₂更難溶于水；
（4）根據(jù)以上分析得出，e點(diǎn)前的反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-═Al（OH）₄^-，所以e點(diǎn)后溶液中較大量存在的含金屬元素的離子為鈉離子和Al（OH）₄^-離子，檢驗(yàn)鈉離子可以利用其焰色反應(yīng)，若焰色反應(yīng)呈黃色證明含鈉元素，用潔凈的鉑絲蘸取少量待測(cè)液在酒精燈火焰上灼燒，若火焰呈黃色，表明存在Na⁺，Al（OH）₄^-離子和鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，過(guò)量鹽酸會(huì)使沉淀溶解，取少量待測(cè)液于試管中，滴加鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，鹽酸過(guò)量時(shí)，沉淀又溶解，
故答案為：

較大量存在的含金屬元素的離子	檢驗(yàn)方法
Na+	用潔凈的鉑絲蘸取少量待測(cè)液在酒精燈火焰上灼燒，若火焰呈黃色，表明存在Na+
[Al（OH）4]-	取少量待測(cè)液于試管中，滴加鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，鹽酸過(guò)量時(shí)，沉淀又溶解

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點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生根據(jù)圖象分析反應(yīng)過(guò)程的能力，解題關(guān)鍵還在于熟悉有關(guān)鎂鋁的性質(zhì)，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力．