Question

将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2mol/L H₂SO₄溶液中，然后再滴加1 mol/L NaOH溶液。请回答：

（1）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变化如下图所示。

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Mg^2＋、Al^3＋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 mL 2 mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)₃。满足此条件的a的取值范围是：_____________。

Answer

Mg为0.06mol V2 = 400+40=440 ml 400ml Al的最大值是剩余的氢氧化钠全用于溶解Al(OH)3 ,即为0.05mol,则Al的最大值为0.05mol,此时a=0.5,为最小值，a的最大值是合金中无Al，即a=1，所以 0.5 ≤a＜1

【解析】(1)当时V1=160mL，此时溶液是MgSO4、Al2(SO4)3和Na2SO4混合液，由Na+离子守恒可知，n(Na2SO4)= n(Na+)=n(NaOH)= ，设MgSO4为xmol、Al2(SO4)3为ymol，则：根据原子Mg、Al原子守恒有：x+2y=0.1，100mL 2mol/L的H2SO4溶液中含有硫酸的物质的量为：2mol/L×0.1L=0.2mol，根据SO42-离子守恒有：x+3y=0.2-0.08=0.12，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，则V2点消耗NaOH溶液的体积为；

(2)使Mg2+、Al3+刚好完全沉淀，此时溶质为硫酸钠，则n(NaOH)=2n(Na2SO4) =0.4mol，加入的NaOH的体积为：V=；

(3) 若混合物仍为0.1 mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用100mL 2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3，证明生成的Al(OH)3全部和NaOH反应，由上述分析知Mg2+、Al3+恰好完全沉淀时消耗400mL NaOH溶液，再加入50mL 1mol/L NaOH溶液，所得Al(OH)3沉淀完全溶于NaOH生成NaAlO2，Al(OH)3+NaOH= NaAlO2+ 2H2O，Al(OH)3最大取值0.05mol，即0< n(Al)≤.05mol，n(Mg)+n(Al)=0.1mol，则0.5≤.n(Mg)<1，则0.5≤a<1。

点睛：本题以图像题的形式考查混合物反应的计算、镁铝化合物性质，题目难度中等，分析图像各阶段的发生的反应是解题关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，将会得到太大的简化。