Question

12．將0.1mol的鎂、鋁混合物溶于2mol/L H₂SO₄溶液中，然后再滴加0.1mol/L 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變化如圖所示．則與硫酸反應的NaOH溶液為V₁mL，與Mg²⁺反應的NaOH溶液為4V₂-3V₃-V₁mL．
（2）若溶解鎂、鋁混合物時加入硫酸溶液的體積為100mL，則V₂=4000mL．

Answer 1

分析 由圖可知，從開始至加入NaOH溶液V₁mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，硫酸有剩余，此時發生的反應為：H⁺+OH^-=H₂O；
繼續滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為V₂時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時發生的反應為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，溶液為硫酸鈉溶液；
再繼續滴加NaOH溶液，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，發生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，據此進行解答．

解答 解：（1）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液V₁mL，沒有沉淀生成，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后，硫酸有剩余，此時發生的反應為：H⁺+OH^-=H₂O，則硫酸消耗的氫氧化鈉溶液體積為V₁mL；
繼續滴加NaOH溶液，到氫氧化鈉溶液為V₂時，沉淀量最大，此時為Mg（OH）₂和Al（OH）₃，此時發生的反應為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂，Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃，此時溶質為硫酸鈉，總共消耗了（V₂-V₁）mL氫氧化鈉溶液；
再繼續滴加NaOH溶液至V₃，氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉與水，發生反應Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，溶解氫氧化鋁消耗的NaOH溶液體積為（V₃-V₂）mL，則鋁離子生成氫氧化鋁沉淀消耗氫氧化鈉溶液體積為3（V₃-V₂）mL，則與Mg²⁺反應的NaOH溶液為：（V₂-V₁）mL-3（V₃-V₂）mL=（4V₂-3V₃-V₁）mL
故答案為：V₁；4V₂-3V₃-V₁；
（2）根據分析可知，氫氧化鈉溶液體積為V₂時溶質為硫酸鈉，則n（NaOH）=2n（H₂SO₄）=2mol/L×0.1L×2=0.4mol，
所以需要0.1mol/L的氫氧化鈉溶液的體積為：$\frac{0.4mol}{0.1mol/L}$=4L=4000mL，
故答案為：4000mL．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確圖象曲線變化及對應反應原理為解答關鍵，試題側重考查學生的分析、理解能力及化學計算能力．