Question

將0.1mol鎂、鋁合金溶于100mL2mol/L的H₂SO₄溶液中，然后滴加1mol/L的NaOH溶液，生成沉淀與所加NaOH溶液體積的關系如圖所示．試回答下列問題：
（1）當溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時，V（NaOH）=______mL；
（2）當V₁=160mL時，金屬粉末中鎂的物質的量為多少？此時V₂的值又是多少？

Answer 1

解：將鎂、鋁合金溶于H₂SO₄溶液中，發生反應：Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑；2Al+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂↑．0.1mol鎂、鋁合金，完全反應需要硫酸范圍：0.1mol＜n（H₂SO₄）＜0.15mol，H₂SO₄有剩余（觀察圖象更容易得出），溶液是MgSO₄、
Al₂（SO₄）₃和H₂SO₄混合液．
①0--V₁階段，滴加的NaOH用于中和剩余的H₂SO₄，發生反應是：H₂SO₄+2NaOH=Na₂SO₄+2H₂O
②V₁ml時，剩余的H₂SO₄與滴加的NaOH恰好完全反應，溶液是MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Na₂SO₄混合液．
③V₁--沉淀量最大階段，繼續滴加的NaOH與MgSO₄、Al₂（SO₄）₃反應，產生沉淀，發生反應：
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄；MgSO₄+2NaOH=Mg（OH）₂↓+Na₂SO₄
④沉淀量最大時時，MgSO₄、Al₂（SO₄）₃完全反應，沉淀達到最大值，此時，溶液是Na₂SO₄溶液．
⑤沉淀量最大--V₂ml階段，繼續滴加的NaOH與Al（OH）₃反應，沉淀量開始減少，發生反應：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O
⑥V₂ml時，Al（OH）₃完全反應，沉淀是Mg（OH）₂，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液．
（1）當溶液中Mg²⁺、Al³⁺恰好沉淀完全時，即沉淀達到最大值，此時，溶液是Na₂SO₄溶液，根據SO₄^2-離子和Na⁺離子守恒有：n（Na⁺）=2n（Na₂SO₄）=2n（H₂SO₄）=2×0.1L×2mol/L=0.4mol，所以，此時，V（NaOH）==0.4L=400ml
故答案為：400；
（2）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，根據Mg原子、Al原子、SO₄^2-離子守恒有：；解得：
所以金屬粉末中n（Mg）=0.06mol，n（Al）=2y=2×0.02mol=0.04mol
此時V₂時，溶液是Na₂SO₄和NaAlO₂混合液，根據SO₄^2-離子、Na⁺離子和Al原子守恒有：
n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）+n（NaAlO₂）=2n（H₂SO₄）+n（Al）=2×0.1L×2mol/L×+0.04mol=0.44mol，
所以，V₂==0.44L=440ml
答：鎂的物質的量為0.06mol，V₂的值是440 mL．
分析：先分段分析圖象，分析每一段圖象發生的化學反應有哪些、拐點溶液中溶質的成分是什么，然后結合方程式、原子守恒求出各個物理量．
點評：對于圖象分析題的解題規律：要明確每一段圖象發生的化學反應、知道拐點代表的含義及溶液中溶質的成分，結合方程式對有關問題進行分析．