将 0.1mol 镁和铝的混合物溶于 100mL2mol·L ^-1 硫酸中，然后滴加 1mol·L ^-1 NaOH 溶液。回答下列问题：

(1) 若在滴加 NaOH 溶液的过程中，沉淀质量随加入 NaOH 溶液体积的变化如图所示。

① 有关反应的离子方程式为 ____ 。

② 当 V ₁ =160 时，金属粉末中 n(Mg)=____mol ， V ₂ =___ 。

(2) 若在滴加 NaOH 溶液的过程中，欲使 Mg ²⁺ 、 Al ³⁺ 刚好沉淀完全，则滴入 NaOH 溶液的体积为 ___ 。

(3) 若混合物仍为 0.1mol ，其中镁粉的物质的量分数为 a ，用 100mL2mol·L ^-1 硫酸溶解此混合物后，再加入 450mL1mol·L ^-1 NaOH 溶液，所得沉淀中无 Al(OH) ₃ ，写出满足此条件的 a 的取值范围： ____ 。

答案

(1)     OH ^- +H ⁺ =H ₂ O 、 Mg ²⁺ +2OH ^- =Mg(OH) ₂ ↓ 、 Al ³⁺ +3OH ^- =Al(OH) ₃ ↓ 、 Al(OH) ₃ +OH ^- = +2H ₂ O     0.06     440

(2)400

(3)0.5≤a ＜ 1

【解析】

(1)

①O 点到 V ₁ 点说明为 H ₂ SO ₄ 和 NaOH 反应。离子方程式为： OH ^- +H ⁺ =H ₂ O ， V ₁ 是开始生成沉淀，离子方程式为： Mg ²⁺ +2OH ^- =Mg(OH) ₂ ↓ ， Al ³⁺ +3OH ^- =Al(OH) ₃ ↓ ，然后沉淀减少，是由于 Al(OH) ₃ +OH ^- = +2H ₂ O ，故在滴加 NaOH 溶液过程中有关反应的离子方程式为 OH ^- +H ⁺ =H ₂ O 、 Mg ²⁺ +2OH ^- =Mg(OH) ₂ ↓ 、 Al ³⁺ +3OH ^- =Al(OH) ₃ ↓ 、 Al(OH) ₃ +OH ^- = +2H ₂ O ，故答案为： OH ^- +H ⁺ =H ₂ O 、 Mg ²⁺ +2OH ^- =Mg(OH) ₂ ↓ 、 Al ³⁺ +3OH ^- =Al(OH) ₃ ↓ 、 Al(OH) ₃ +OH ^- = +2H ₂ O ；

② 当 V ₁ =160mL 时，此时溶液是 MgSO ₄ 、 Al ₂ (SO ₄ ) ₃ 和 Na ₂ SO ₄ 混合液，

由 Na ⁺ 离子守恒可知， n(Na ₂ SO ₄ )= n(Na ⁺ )= n(NaOH)= ×0.16L×1mol/L=0.08mol ，设 MgSO ₄ 为 xmol ， Al ₂ (SO ₄ ) ₃ 为 ymol ，则：根据 Mg 原子、 Al 原子守恒有： x+2y=0.1 ，根据 离子守恒有： x+3y=0.2-0.08 ，联立方程解得： x=0.06 、 y=0.02 ，所以金属粉末中 n(Mg)=0.06mol ， n(Al)=2y=2×0.02mol=0.04mol ，滴加 NaOH 溶液到体积 V ₂ 时时，溶液是 Na ₂ SO ₄ 和 NaAlO ₂ 混合液，根据 SO ₄ ^2- 离子、 Na ⁺ 离子和 Al 原子守恒有： n(NaOH)=2n(Na ₂ SO ₄ )+n(NaAlO ₂ )=2n(H ₂ SO ₄ )+n(Al)=2×0.1L×2mol/L×+0.04mol=0.44mol ，所以， V ₂ = =0.44L=440mL ，故答案为： 0.06 ； 440 ；

(2)

当溶液中 Mg ²⁺ 、 Al ³⁺ 恰好沉淀完全时，此时，溶液是 Na ₂ SO ₄ 溶液，根据 离子和 Na ⁺ 离子守恒有： n(Na ⁺ )=2n(Na ₂ SO ₄ )=2(H ₂ SO ₄ )=2×0.1L×2mol/L=0.4mol ，所以， V(NaOH)= =0.4L=400mL ，故答案为： 400 ；

(3)

若混合物仍为 0.1mol ，其中镁的物质的量分数为 a ，用 100mL 2mol•L ^-1 硫酸溶解后，再加入 450mL 1mol•L ^-1 氢氧化钠溶液，所得溶液无 Al(OH) ₃ 沉淀，证明生成的氢氧化铝全部和氢氧化钠反应，由上述分析知： v ₁ =400ml ，再加入 50mL 1mol•L ^-1 氢氧化钠溶液，所得 Al(OH) ₃ 沉淀完全溶于氢氧化钠生成偏铝酸钠， Al(OH) ₃ +NaOH=NaAlO ₂ +2H ₂ O ， Al(OH) ₃ 最大取值 0.05mol ，即 0 ＜ n(Al)≤0.05mol ， n(Mg)+n(Al)=0.1mol ，则 0.5≤n(Mg) ＜ 1 ，故答案为： 0.5≤a ＜ 1 ；