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(1)某化学兴趣小组按照下列流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验.①则镁铝合金中加NaOH溶液的化学反应方程式为______.②操作Ⅱ包含的步骤有蒸发浓缩、______、过滤、______、
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问题描述:

(1)某化学兴趣小组按照下列流程进行“由镁铝合金制备硫酸铝晶体”的实验.

①则镁铝合金中加NaOH溶液的化学反应方程式为______.

②操作Ⅱ包含的步骤有蒸发浓缩、______、过滤、______、干燥.

③某兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数,设计图1示装置需要测定的数据有______、______.(已知该实验时的温度、压强)

(2)现有一定量的AlCl3和FeCl3混合溶液,已知其中Al3+、Fe3+的物质的量之和为0.10mol,若向此溶液加入170mL 2mol•L-1 NaOH溶液,设Al3+物质的量与总物质的量的比值为x.则x=0.4时,沉淀的物质的量为______mol.请在图2中画出沉淀总量(y mol)随x(0→1)的变化曲线.

贾碧回答:
  (1)向镁铝合金中加入足量氢氧化钠溶液,Al和氢氧化钠溶液生成可溶性的偏铝酸钠,镁不反应,采用过滤的方法进行分离,向滤液中加入稀硫酸条件溶液的pH,得到氢氧化铝固体,向固体中加入稀硫酸,氢氧化铝和稀硫酸反应生成硫酸铝,再将溶液加热浓缩、结晶得到硫酸铝晶体;   ①铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应方程式为:2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑,故答案为:2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑;②操作Ⅱ包含的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶(降温结晶)、洗涤、干燥,故答案为:冷却结晶(降温结晶);洗涤;   ③某兴趣小组为测定镁铝合金中各组成的质量分数,根据图象知,能够测得氢气体积,根据金属和氢气之间的关系式分析知,设计图1示装置需要测定的数据有氢气的体积、镁铝合金的质量,故答案为:氢气的体积、镁铝合金的质量;   (2)Al3+、Fe3+的物质的量之和为0.10mol,n(NaOH)=2mol/L×0.17L=0.34mol,设Al3+物质的量与总物质的量的比值为x.则x=0.4时,n(Al3+)=0.04mol,n(Fe3+)=0.06mol,铁离子完全沉淀需要n(NaOH)=3n(Fe3+)=0.18mol,铝离子完全沉淀需要n(NaOH)=3n(Al3+)=0.12mol,实际上n(NaOH)大于铁离子和铝离子完全沉淀需要的氢氧化钠的物质的量,所以氢氧化钠要溶解,假设氢氧化铝完全溶解,则需要n(NaOH)=n(Al3+)=0.04mol,所以氢氧化铝恰好完全溶解,则生成沉淀的物质的量就是氢氧化铁的物质的量,为0.06mol;   当溶液中不存在铝离子时,即x=0时,溶液中存在的沉淀为Fe(OH)3,根据铁原子守恒得沉淀的物质的量=n(Fe(OH)3)=n(Fe3+)=0.10mol,   当x=0.4时,生成的氢氧化铝恰好完全溶解,溶液中沉淀的物质的量为0.06mol;   当x=1.0时,0.1mol的Al3+转化为0.1molAl(OH)3需要n(NaOH)=0.3mol,还剩余0.04mol氢氧化钠和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠,根据钠原子守恒知,生成0.04mol氢氧化铝,所以沉淀的物质的量=0.1mol-0.04mol=0.06mol,   所以当x≥1.0时沉淀的物质的量为0.06mol,   其图象为   故答案为:0.06 mol;作图如下.
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