1.(10分)向100g质量分数分别为3.65%盐酸和12%MgSO4的混合溶液中,滴加质量分数为3.42%的Ba(OH)2溶液至过量。(为便于计算设溶液的密度为1g/cm3)
(1)请将产生不同沉淀阶段的沉淀的化学式与加入Ba(OH)2溶液体积(V)间的关系填入下表:
Ba(OH)2溶液体积(V)/mL
沉淀的化学式
分析:可能生成的沉淀有BaSO4和Mg(OH)2。
Ba(OH)2溶液滴至盐酸和MgSO4的混合溶液中时立即生成BaSO4沉淀,由于盐酸的存在暂时不会生成Mg(OH)2沉淀,直到盐酸完全被Ba(OH)2中和后才会生成Mg(OH)2沉淀,所以一开始析出的沉淀为BaSO4。当盐酸被中和后,开始生成Mg(OH)2沉淀,两种沉淀同时析出。随着Ba(OH)2继续加入,BaSO4和Mg(OH)2先后逐渐沉淀完全。因此,沉淀有三个转折点:
一开始BaSO4沉淀,遇到第一个转折是盐酸被刚好完全消耗,此时BaSO4和Mg(OH)2同时沉淀;二是BaSO4沉淀完全(经过计算可知BaSO4先沉淀完全),Mg(OH)2继续沉淀;三是Mg(OH)2也沉淀完全,沉淀质量不再变化。
下面进行定量计算:
首先计算第一个转折点:
2HCl――――Ba(OH)2――――BaSO4
73 171 233
100×3.65% 3.42%V×1 m1
解得V=250mL
当V≤250mL时,盐酸没有反应完全或刚好完全反应,此时沉淀为BaSO4,其质量为m1=3.42%V×233/171=0.0466V
接着计算第二个转折点:当盐酸反应完全后,BaSO4和Mg(OH)2开始同时析出,直到MgSO4反应完全。
MgSO4――――Ba(OH)2――――BaSO4
120 171 233
100×12% 3.42%V×1 m2
解得V=500mL
当250mL<V≤500ml时,沉淀为BaSO4和Mg(OH)2,其质量为BaSO4的质量m2=3.42%V×233/171=0.0466V加上Mg(OH)2的质量3.42%(V-250)×58/171=0.0116(V-250),即0.0582V-2.9
再计算第三个转折点:当BaSO4沉淀完全后,Mg(OH)2继续沉淀。
Mg(OH)2完全沉淀需消耗Ba(OH)2溶液500mL(与BaSO4相同),加上盐酸消耗250mL,Mg(OH)2完全沉淀需加入Ba(OH)2溶液750mL。
当500mL<V≤750mL时,沉淀为Mg(OH)2,沉淀的总质量为BaSO4的质量(沉淀完全)0.0466×500=23.3g,加上Mg(OH)2的质量0.0116(V-250),即0.0116V+20.4
最后,当Mg(OH)2也沉淀完全后,沉淀质量不再变化。
因此,当V>750mL时,不再产生新的沉淀,沉淀的总质量为0.0116×750+20.4=29.1g
答案: