Question

取一定量的鎂、鋁混合粉末，加入1mol/L的硫酸300mL，使之完全溶解 （酸過量）；再加入過量的未知濃度的KOH溶液200mL，得到 5.8g沉淀；過濾后向濾液中加入2mol/L鹽酸100mL，恰好沉淀完全；將沉淀濾出，洗滌、干燥，稱量為7.8g．求：
（1）原來混合物中鎂和鋁的質量分數；
（2）所用KOH的物質的量濃度．

Answer 1

解：鎂、鋁混合粉末，加入1mol/L的硫酸300mL，使之完全溶解 （酸過量），所得溶液含有硫酸鎂、硫酸鋁、剩余的硫酸，再加入過量的未知濃度的KOH溶液200mL，得到 5.8g沉淀，該沉淀為Mg（OH）₂，濾液中含有硫酸鉀、偏鋁酸鉀、可能含有氫氧化鉀，向濾液中加入2mol/L鹽酸100mL，恰好沉淀完全，沉淀7.8g為Al（OH）₃的質量，溶液中溶質為硫酸鉀、氯化鉀，
（1）5.8g的Mg（OH）₂的物質的量為：=0.1mol，根據Mg元素守恒可知，m（Mg）=0.1mol×24g/mol=2.4g，
7.8gAl（OH）₃的物質的量為：=0.1mol，根據Al元素守恒可知，m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g，
故混合物中Mg的質量分數為×100%=47.1%，
故化合物中Al的質量分數為1-47.1%=52.9%，
答：原來混合物中鎂和鋁的質量分數分別為47.1%、52.9%；
（2）最后所得的溶液為中溶質為硫酸鉀、氯化鉀，根據鉀離子守恒有n（KOH）=n（KCl）+2（K₂SO₄），根據氯離子與硫酸根守恒有n（KCl）=n（HCl）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（K₂SO₄）=n（H₂SO₄）=0.3L×1mol/L=0.3mol，故n（KOH）=n（KCl）+2（K₂SO₄）=0.2mol+2×0.3mol=0.8mol，故c（KOH）==4mol/L，
故答案為：所用KOH的物質的量濃度為0.4mol/L．
分析：鎂、鋁混合粉末，加入1mol/L的硫酸300mL，使之完全溶解 （酸過量），所得溶液含有硫酸鎂、硫酸鋁、剩余的硫酸，再加入過量的未知濃度的KOH溶液200mL，得到 5.8g沉淀，該沉淀為Mg（OH）₂，濾液中含有硫酸鉀、偏鋁酸鉀、可能含有氫氧化鉀，向濾液中加入2mol/L鹽酸100mL，恰好沉淀完全，沉淀7.8g為Al（OH）₃的質量，溶液中溶質為硫酸鉀、氯化鉀，
（1）根據氫氧化鎂、氫氧化鋁的質量，利用n=計算二者的物質的量，根據Mg元素，Al元素守恒，計算鎂和鋁的物質的量，進而計算鎂和鋁的質量，利用質量分數定義計算；
（2）最后所得的溶液為中溶質為硫酸鉀、氯化鉀，根據鉀離子守恒有n（KOH）=n（KCl）+2（K₂SO₄），根據氯離子與硫酸根守恒有n（KCl）=n（HCl），n（K₂SO₄）=n（H₂SO₄），根據n=cV計算n（HCl）、n（H₂SO₄），進而計算n（KOH），根據c=計算氫氧化鉀的濃度．
點評：考查混合物的有關計算，難度中等，清楚反應過程是解題的關鍵，注意守恒思想的運用，簡化計算過程．