Question

現有SiO₂、Fe₂O₃和Al₂O₃的混合物共42.2g，向其中加入2.0L一定濃度的鹽酸，充分反應后過濾，再向濾液中滴加NaOH溶液．在滴加的過程中，產生沉淀的物質的量和加入NaOH的物質的量關系如圖所示．求：
（1）所用鹽酸的物質的量濃度；
（2）混合物中Al₂O₃的質量；
（3）a的取值范圍為多少？

Answer 1

分析：由圖象可知，向濾液中加入NaOH溶液，沒有沉淀生成，說明鹽酸有剩余，繼續加入NaOH溶液，當加入氫氧化鈉共2.2時，沉淀量最大，此時溶液溶質為氯化鈉，根據鈉元素、氯離子守恒有n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH），再根據c=

n

V

計算原鹽酸物質的量濃度．根據氫氧化鋁沉淀全部溶解消耗氫氧化鈉的量可以計算氫氧化鋁的量，根據元素守恒可以確定混合物中氧化鋁的質量．

解答：解：（1）當加入氫氧化鈉共2.2mol時，沉淀量最大，此時溶液溶質為氯化鈉，根據鈉元素、氯離子守恒有n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH）=2.2mol，所以n（HCl）=2.2mol，故原鹽酸物質的量濃度為

2.2mol

2L

=1.1mol/L，答：所用鹽酸的物質的量濃度是1.1mol/L；
（2）根據反應式：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，當消耗0.2mol氫氧化鈉時，氫氧化鋁全部溶解，所以氫氧化鋁的物質的量是0.2mol，根據鋁元素守恒，所以氧化鋁的物質的量是0.1mol，質量m（Al₂O₃）=0.1mol×102g/mol=10.2g，答：混合物中Al₂O₃的質量為10.2g；
（3）根據混合物的總質量是42.2g，氧化鋁質量是10.2g，所以氧化鐵和二氧化硅的總質量是32g，即氧化鐵的質量位于0-32g之間，物質的量是0-0.2mol之間，0.1mol的氧化鋁消耗0.6mol的氫氧化鈉，所以氧化鋁和氧化鐵消耗鹽酸的物質的量范圍是0.6mol-1.8mol，對應反應后剩余氫氧化鈉的物質的量是0.4mol-1.6mol，中和這些氫氧化鈉消耗鹽酸的物質的量是0.4mol-1.6mol，即a的取值范圍為是0.4＜a＜1.6，故答案為：0.4＜a＜1.6．

點評：本題考查化學計算，涉及方程式的計算、混合物的計算、圖象計算等，難度中等，清楚圖象各段反應是解題的關鍵．