Question

8．把NaOH、AlCl₃、MgCl₂三種固體組成的混合物溶于足量水中后，有0.58g白色沉淀，在所得濁液中逐滴加入0.5mol/L鹽酸，加入鹽酸體積與生成沉淀的質量關系如圖所示．試求：
①混合物中NaOH質量；
②混合物中AlCl₃質量；
③混合物中MgCl₂質量；
④P點所示的鹽酸體積．

Answer 1

分析 由生成沉淀的質量關系圖可知，滴加的前10mL稀鹽酸，沒有影響沉淀的量，說明滴加的稀鹽酸在與混合物中剩余的氫氧化鈉發生反應；繼續滴加稀鹽酸時，沉淀量增加，此時稀鹽酸與NaAlO₂發生反應產生Al（OH）₃沉淀；此后再滴加的稀鹽酸與氫氧化鋁和氫氧化鎂的沉淀發生反應，直至Mg（OH）₂和Al（OH）₃沉淀全部溶解；
綜合以上分析，混合物中的氫氧化鈉溶于水后與氯化鎂、氯化鋁發生反應后還有剩余，剩余的氫氧化鈉與稀鹽酸發生反應；固體物中的氯化鋁與氫氧化鈉反應生成NaAlO₂；因此，計算出的質量就可以根據反應的化學方程式計算氯化鋁的質量；P點為全部反應完全反應后所消耗稀鹽酸的量，需要計算出氫氧化鋁、氫氧化鎂兩種沉淀物完全溶解所消耗稀鹽酸的量．

解答 解：從圖中可以看出，Mg（OH）₂的質量為0.58 g，即0.01 mol，根據反應：MgCl₂+2NaOH═2NaCl+Mg（OH）₂↓，
m（MgCl₂）=0.01 mol×95 g•mol^-1=0.95 g，
n₁（NaOH）=2n[Mg（OH）₂]=0.02 mol．
開始至加入10 mL鹽酸，發生反應：NaOH+HCl═NaCl+H₂O，
n₂（NaOH）=n（HCl）=0.5 mol•L^-1×10×10^-3L=5×10^-3 mol．
鹽酸的加入量從10～30 mL 發生反應：NaAlO₂+HCl+H₂O═Al（OH）₃↓+NaCl，
n（NaAlO₂）=n（HCl）=0.5 mol•L^-1×（30-10）×10^-3L=0.01 mol．
根據反應：AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O
n₃（NaOH）=4n（NaAlO₂）=0.04 mol，
m（AlCl₃）=0.01 mol×133.5 g•mol^-1=1.335 g，
m（NaOH）=（0.02 mol+5×10^-3mol+0.04 mol）×40 g•mol^-1=2.6 g．
根據反應：Al（OH）₃+3HCl═AlCl₃+3H₂O，
Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2H₂O
n（HCl）=0.01 mol×3+0.01 mol×2=0.05 mol
V（HCl）=$\frac{0.05mol}{0.5mol/L}$=0.1L
P點加入鹽酸的體積為30mL+100mL=130mL．
答：混合物中NaOH、AlCl₃、MgCl₂的質量分別是2.6g、1.335g、0.95g；P點所表示的鹽酸的體積是130mL．

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．