Question

15．將由NaOH、AlCl₃、MgCl₂三種固體組成的混合物溶于足量水，充分反應后得到12.6g白色沉淀，向所得的濁液中逐滴加入3mol/L的鹽酸，生成沉淀的質量與加入鹽酸的體積的關系如圖所示，根據題意回答下列問題：
（1）寫出將NaOH、AlCl₃、MgCl₂溶于水時發生反應的離子方程式：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+OH^-=Mg（OH）₂、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O
（2）a的值為24.3g；
（3）求出原混合物各成分的物質的量（要求寫出計算過程）．

Answer 1

分析 將由NaOH、AlCl₃、MgCl₂三種固體組成的混合物溶于足量水，充分反應后得到12.6g白色沉淀，向所得的濁液中加入鹽酸時，加入50mL鹽酸時沉淀量達到最大，則偏鋁酸離子完全轉化為氫氧化鋁沉淀，a點為白色沉淀為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，離子反應方程式為：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，沉淀最大時，溶液中存在的溶質是氯化鈉，根據離子方程計算n[Al（OH）₃]，再根據Al元素守恒計算n（AlCl₃）；
加入50-350mL鹽酸，氫氧化鎂和氫氧化鋁都與鹽酸反應生成氯化鋁和氯化鎂，溶液中的溶質是氯化鋁、氯化鎂和氯化鈉，據此計算即可．

解答 解：將NaOH、AlCl₃、MgCl₂溶于水，加入鹽酸后繼續生成沉淀，說明氫氧化鈉沒有剩余，此三者之間的離子反應式為：Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+OH^-=Mg（OH）₂↓、以及部分鋁生成偏鋁酸根，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，由圖可知，0-50mL階段發生反應：H₂O+AlO₂^-+H⁺=Al（OH）₃↓，需要鹽酸的物質的量=0.05L×3mol/L=0.15mol，此時生成氫氧化鋁沉淀的物質的量=0.15mol，質量m=0.15mol×78g/mol=11.7g，那么a=11.7+12.6=24.3g；350mL鹽酸時，溶質為氯化鋁、氯化鎂和氯化鈉，即氫氧化鈉消耗鹽酸為350mL，那么NaOH的物質的量=0.35L×3mol/L=1.05mol，設氫氧化鋁沉淀與氫氧化鎂沉淀的物質的量分別為x和y，依據題意有$\left\{\begin{array}{l}{78x+58y=12.6g}\\{3x+2y+0.15mol×4=1.05mol}\end{array}\right.$，解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.05mol}\\{y=0.15mol}\end{array}\right.$，據此得出原混合物中NaOH、AlCl₃、MgCl₂的物質的量分別為1.05mol、0.05mol+0.15mol=0.2mol和0.15mol，故答案為：（1）Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，Mg²⁺+OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；（2）24.3g；（3）1.05mol、0.2mol和0.15mol．

點評 根據滴加稀鹽酸與產生沉淀的關系圖，分析各階段所發生的反應，利用各階段反應的化學方程式進行相關物質質量的計算；本題所涉及的反應比較復雜，在分析時逐個反應梳理清楚是解決本問題的關鍵．