【200分】一道化学计算题（需详细过程）

题目

【200分】一道化学计算题（需详细过程）
有一份含1mol HCI和1mol MgSO4的溶液,当向其中滴加1mol/L的Ba(OH)2溶液时,回答下列问题：
（1）当Ba(OH)2溶液开始滴加时,溶液中最先发生的离子方程式是：___________________________________.
（2）当滴加的Ba(OH)2溶液体积为1L时,沉淀的化学式为_____,
每种沉淀物的物质的量为___________.
（3）通过计算,当生成沉淀总质量最大时,需要该Ba(OH)2溶液的最大量为多少毫升,此时沉淀的总质量为多少克?

答案

【答】：
【1】Ba^2+ + 2OH- + 2H+ + SO4^2- = BaSO4↓ + 2H2O
【2】1mol BaSO4 和 0.5mol Mg(OH)2
【3】1500mL ；291g
【解】：
这里存在竞争反应.
① H+ + OH- = H2O
②Mg^2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓
③Ba^2+ + SO4^2- = BaSO4↓
滴加Ba(OH)2溶液时,溶液中可能发生的化学反应有以上3个.
反应③不存在竞争.
滴加Ba(OH)2进入,OH-相对是少量的,而H+ 和 Mg^2+相对是过量的.假如反应②可以和反应①同时发生,那么生成的Mg(OH)2沉淀会被溶液中大量的H+溶解变回Mg^2+,相当于反应②没有发生.
所以,滴入Ba(OH)2时,反应①和③是同时发生的,随着滴入的Ba(OH)2增多,溶液中的H+被消耗完,再加入的OH-才会和Mg^2+沉淀.
【1】
当Ba(OH)2溶液开始滴加时,最先发生的离子方程式是：
Ba^2+ + 2OH- + 2H+ + SO4^2- = BaSO4↓ + 2H2O
【2】
n(BaOH)2 = 1mol
则,n(Ba^2+)=1mol
n (OH-)=2mol
1mol Ba^2+刚好与溶液中1mol SO4^2- 生成 1mol BaSO4沉淀
溶液中1mol H+消耗 1mol OH- ,剩余的1mol OH- 与溶液中0.5mol Mg^2+生成0.5mol Mg(OH)2沉淀,溶液中还剩余0.5mol Mg^2+
所以,产生1mol BaSO4沉淀 和 0.5mol Mg(OH)2沉淀.
最后溶液中剩余0.5mol Mg^2+
【3】
溶液中能沉淀的只有Ba^2+与SO4^2- 和 Mg^2+与OH-,在【2】中,Ba^2+和SO4^2-已经沉淀完全,溶液中只剩余0.5mol Mg^2+ ,在【2】的溶液中继续加入Ba(OH)2溶液,使Mg^2+沉淀完全.
0.5mol Mg^2+ 和1mol OH- 生成 0.5mol Mg(OH)2沉淀.
所以,另外在加入Ba(OH)2物质的量是：nBa(OH)2=0.5mol
即需要再加入0.5L 的Ba(OH)2溶液
在【2】中已经加入了1L Ba(OH)2
V总=1+0.5=1.5L
所以,要使生成的沉淀总量最大,需要加入Ba(OH)2溶液的最大量是：
VBa(OH)2 = 1.5L=1500mL
整个过程生成的沉淀只有BaSO4 和 Mg(OH)2
则,nBaSO4 = n(SO4^2-) = 1mol
nMg(OH)2 = n(Mg^2+) = 1mol
所以,mBaSO4 = 233 * 1 = 233g
mMg(OH)2 = 58 * 1 = 58g
那么,【m总 = 233 + 58 = 291g】
【注】：
以后碰到竞争反应,可以先假设该反应能发生,然后看生成物能否和剩余的物质继续发生反应变回来.如果会继续发生反应,那么该反应就不能优先发生.