Question

【題目】將0.1 mol的鎂、鋁混合物溶于100 mL、2 mol·L－1的H2SO4溶液中，然后再滴加1 mol·L－1的NaOH溶液。請回答：

（1）若在滴加NaOH溶液的過程中沉淀質量m隨加入NaOH溶液的體積V變化如上圖所示。當V1＝160 mL時，則金屬粉末中n（Mg）＝________mol，V2＝________ mL。

（2）若在滴加NaOH溶液過程中，欲使Mg2＋、Al3＋剛好沉淀完全，則滴入NaOH溶液的體積V（NaOH）＝________ mL。

（3）若混合物仍為0.1 mol，其中Mg粉的物質的量分數為a，用100 mL、2 mol·L－1的H2SO4溶解此混合物后，再加入450 mL、1 mol·L－1的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）3。滿足此條件的a的取值范圍是________。

Answer 1

【答案】（1）0.06 440 （2）400 （3）1/2≤a<1

【解析】

試題分析：（1）100mL 2molL-1的H2SO4溶液中硫酸的物質的量為0.1L×2mol/L=0.2mol，

當V1=160mL時，此時，溶液是MgSO4、Al2（SO4）3和Na2SO4混合液，

由Na+離子守恒可知，n（Na2SO4）=n（Na+）=n（NaOH）=×0.16L×1mol/L=0.08mol

令MgSO4為xmol，Al2（SO4）3為ymol，則：

根據Mg原子、Al原子守恒有：x+2y=0.1

根據SO42-離子守恒有：x+3y=0.2-0.08

聯立方程，解得：x=0.06；y=0.02

所以金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol

滴加NaOH溶液到體積V2時，溶液是Na2SO4和NaAlO2混合液，根據SO42-離子、Na+離子和Al原子守恒有：

n（NaOH）=2n（Na2SO4）+n（NaAlO2）=2n（H2SO4）+n（Al）=2×0.2mol×+0.04mol=0.44mol，所以，V2==0.44L=440mL；

（2）當溶液中Mg2+、Al3+恰好沉淀完全時，此時溶液是Na2SO4溶液，根據SO42-離子和Na+離子守恒有：n（Na+）=2n（Na2SO4）=2（H2SO4）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以V（NaOH）===0.4L=400ml；

（3）由于為金屬混合物，則a＜1，Al的物質的量為0.1（1-a）mol，反應后的混合溶液，再加入450mL 1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中無Al（OH）3，溶質為硫酸鈉、偏鋁酸鈉，根據鋁元素守恒可知n（NaAlO2）=0.1（1-a）mol，根據鈉離子守恒，應滿足n（NaOH）≥2n（Na2SO4）+n（NaAlO2），即0.45×1≥2×0.1×2+0.1（1-a），解得a≥0.5，故0.5≤a＜1。