将0.1 mol的镁、铝混合物溶于100 mL 2 mol/L H2SO4溶液中,然后再滴加1 mol/L NaOH溶液。请回答:
(1)若在滴加NaOH溶液的过程中,沉淀质量m随加入NaOH溶液的体积V变化如下图所示。当V1=160 mL时,则金属粉末中n(Mg)=________mol,V2=______________mL。
(2)若在滴加NaOH溶液过程中,欲使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全,则滴入NaOH溶液的体积V(NaOH)=____________mL。
(3)若混合物仍为0.1 mol,其中镁粉的物质的量分数为a,用100 mL 2 mol/L的硫酸溶解此混合物后,再加入450 mL 1 mol/L的NaOH溶液,所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是________。
(1)0.06 440 (2)400 (3)≤a<1
(1)由图像可知:V1 mL的NaOH溶液是与过量H2SO4反应的,则与Mg、Al反应的为H2SO4:
2 mol-0.16 mol×=0.12 mol。
假设n(Mg)=x mol,n(Al)=y mol,
则有方程组:
,解得:x=0.06 mol,y=0.04 mol。
当加入V2 mL NaOH溶液时,
得到Mg(OH)2沉淀和NaAlO2关系式为:
Mg2+~2OH-,Al3+~4OH-,
所以,V2=160 mL+×103 mL/L=440 mL。
(2)当Mg2+、Al3+刚好沉淀完全时,溶液中只有Na2SO4,关系式为2NaOH~H2SO4,
所以,V(NaOH)==400 mL。
(3)当所得沉淀中无Al(OH)3时,NaOH溶液过量,反应后生成的溶质为:Na2SO4、NaAlO2。
则根据Na元素守恒:n(NaOH)=0.45 L×1 mol/L≥0.1 L×2 mol/L×2+0.1×(1-a)mol。
解得a≥ ,则满足此条件的a的取值范围是≤a≤1。