铝三角及其图像.ppt

Al3 AlO2 Al Al2O3 Al OH 3 铝及其重要化合物之间的转化 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 2Al 6H 2Al3 3H2 Al2O3 6H 2Al3 3H2O Al2O3 2OH 2AlO2 H2O Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O Al OH 3 OH AlO2 2H2O AlO2 H H2O Al OH 3 Al3 4OH AlO2 2H2O 13 AlO2 4H Al3 2H2O 3 铝三角 的应用 1 鉴别 利用滴加顺序不同 现象不同 AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为 先生成白色沉淀 后沉淀又溶解 而NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为 开始无明显现象 后产生白色沉淀 不溶解 2 分离提纯 利用Al能溶于强碱溶液 分离Al与其他金属的混合物 利用Al2O3能与强碱反应 分离Al2O3与其他金属氧化物 利用Al OH 3的两性 分离Al3 与其他金属阳离子 注意 当溶液中有多种离子时要注意离子之间的反应顺序 如向含有H NH4 Mg2 Al3 离子的混合溶液中逐滴滴入NaOH溶液时 NaOH先与H 反应 然后才与Mg2 Al3 反应生成Mg OH 2 Al OH 3沉淀 再与NH4 反应 最后过量的NaOH会溶解Al OH 3 因AlCl3与NaOH反应生成的Al OH 3能和NaOH继续反应 其计算方法类似于CO2与澄清石灰水的反应 其规律如下 2 求反应物强碱的物质的量若碱不足 n OH 3n Al OH 3 若碱过量 n OH 4n Al3 n Al OH 3 3 铝三角的计算 1 求产物Al OH 3的物质的量当n OH 3n Al3 时 n Al OH 3 1 3n OH 当3n Al3 n OH 4n Al3 时 n Al OH 3 4n Al3 n OH 当n OH 4n Al3 时 n Al OH 3 0 无沉淀 3 可溶性铝盐与强碱 如NaOH溶液 反应后Al元素存在形态 解析 依题意知在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生 AlCl3 3NaOH Al OH 3 3NaCl AlCl3 4NaOH NaAlO2 3NaCl 2H2O 据此可以看出 1 当a 3b时只发生反应 此时NaOH不足量 产生沉淀的量取决于NaOH n Al OH 3 n NaOH 3 所以答案为 0 05a 3mol 2 如果无沉淀生成 Al元素全部以AlO2 形式存在 此时 有 n AlCl3 n NaOH 1 4 即a b 4 1 故答案为 a 4b 3 此种情况应当是两个反应均发生 铝元素以Al OH 3和AlO2 两种形式存在 则符合关系 整理 求沉淀的量的方法很多 解法1 代数法 设反应 中 AlCl3物质的量为x 则Al OH 3的物质的量为x NaOH的物质的量为3x 反应 中AlCl3物质的量为y NaOH的物质的量为4y 有x y 0 05bmol和3x 4y 0 05ampl x 0 2b 0 05a mol 0 05 4b a mol故m Al OH 3 78g mol 1 0 05 4b a mol 3 9 4b a g 解法2 守恒法 此时溶液中的离子有Na Cl AlO2 则n AlO2 n Na n Cl 0 05amol 0 05 3bmoln Al OH 3 n Al3 总 n AlO2 0 05bmol 0 05amol 0 15bmol 0 2b 0 05a mol 0 05 4b a molm Al OH 3 78g mol 1 0 05 4b a mol 3 9 4b a g 解化学计算题 最关键的是要搞清各个变化的化学过程 其次才是分析其中的定量关系 分析综合问题时 要用顺序法把化学反应按先后排列出来 便于思考 否则思维易混乱 用假设法分析多个反应中哪个优先发生 至少可以这样思考问题 不影响解题结果 优先发生反应的产物必须不与溶液中其他成分反应 否则不能共存 变式 向20mL2mol L的AlCl3溶液中 加入30mL烧碱溶液 充分以应后 得0 78g沉淀 求烧碱溶液的物质的量浓度是多少 析解 Al3 与OH 反应生成Al OH 3的计算有三种类型 Al3 3OH Al OH 3 ab 知Al3 和OH 求Al OH 3a b知Al3 和Al OH 3 求OH ba知OH 和Al OH 3 求Al3 本题属于第二种类型 答案 1mol L 1或5mol L 1 解析 1 设Al3 过量 一般Al3 过量最易求解 Al3 3OH Al OH 3 3mol78g 2 设OH 过量 按反应历程求解 设Al3 完全反应时消耗xmolNaOH 生成yg沉淀 则 c 1mol L 1 0 030L c0 78g 设溶解 3 12 0 78 gAl OH 3消耗nmolNaOH 则Al OH 3 OH AlO2 2H2O78g1mol 3 12 0 78 gn Al3 3OH Al OH 3 1mol3mol78g 0 04molxy x 0 12moly 3 12g n 0 03mol 答 烧碱溶液的物质的量浓度是1mol L 1或5mol L 1 则c NaOH 1 往AlCl3溶液逐滴加入NaOH溶液至过量 Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 OH AlO2 2H2O n NaOH n Al OH 3 1 2 3 4 1 0 2 往NaOH溶液中加入AlCl3溶液至过量 Al3 4OH AlO2 2H2O Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 3 往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量 AlO2 H H2O Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O 4 往稀盐酸溶液中加入NaAlO2至过量 AlO2 4H Al3 2H2O Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 5 往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至过量 OH H H2O AlO2 H H2O Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O 6 往AlCl3溶液中滴加入氨水至过量 Al3 3NH3 H2O Al OH 3 3NH4 7 往AlCl3溶液中加入NaAlO2溶液 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 Al3 3AlO2 6H2O 4Al OH 3 8 往NaAlO2溶液中加入AlCl3溶液 9 往NaAlO2溶液中通入CO2 或过量 2AlO2 CO2 3H2O 2Al OH 3 CO32 或AlO2 CO2 2H2O Al OH 3 HCO3 10 往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至过量 Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 OH AlO2 2H2O OH H H2O 11 往Al3 Mg2 H 各1mol的混合溶液中加NaOH溶液至过量 Al3 3OH Al OH 3 Al OH 3 OH AlO2 2H2O OH H H2O Mg2 2OH Mg OH 2 12 往OH AlO2 Mg OH 2各1mol的混合溶液中加入盐酸至过量 AlO2 H H2O Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O OH H H2O Mg OH 2 2H Mg2 2H2O 将一定质量的镁 铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中 使合金全部溶解 向所得溶液中滴加5 00mol L 1的NaOH溶液至过量 生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示 试求 1 原合金中铝的质量分数 2 盐酸的物质的量浓度 析解 观察图象可知 1 镁 铝溶于盐酸后 盐酸过量 中和过量盐酸消耗的NaOH溶液20mL 2 当沉淀质量不变时 此时沉淀 11 6g 只有Mg OH 2 则沉淀达到最大量时 Al OH 3的质量为 19 4 11 6 g 沉淀减少的过程中 消耗的NaOH溶液用于溶解Al OH 3 1 由题意可知m Al OH 3 19 4 11 6 g 7 8g m Mg OH 2 11 6g 则铝的质量分数为 2 由图示可知完全沉淀时消耗NaOH溶液160mL 最终溶液中只含NaCl 相当于中和剩余盐酸和溶解Mg Al所消耗的盐酸的总量 故有 HCl NaOH0 800mol0 16L 5 00mol L c HCl n V 0 800mol 0 10L 8 00mol L 1 36 2 8 00mol L 1 练习 1 有Mg Al粉末10 2g 将它溶于500mL4mol L 1的盐酸中 要使得到的沉淀最多 则加入2mol L 1的NaOH溶液的体积为A 1000mLB 500mLC 100mLD 1500mL A 2 向30mL1mol L的AlCl3溶液中逐滴加入4mol L的NaOH溶液 若产生0 78g白色沉淀 则加入的NaOH溶液的体积可能为A 3mLB 7 5mLC 15mLD 17 5mL B 析解 因n AlCl3 0 03mol n Al OH 3 0 01mol 可知有两种可能 NaOH不足或 NaOH过量 由反应 Al OH 3 3H Al3 3H2O和Al OH 3 OH AlO2 2H2O可知 当碱不足时 V NaOH 7 5mL当碱过量时 V NaOH 0 03 3 0 02 4L 0 0275L 27 5mL 3 相同质量的下列物质分别与等浓度的NaOH溶液反应 至体系中均无固体物质 小号碱量最多的是A AlB Al OH 3C AlCl3D Al2O3 A 析解 根据反应有物质的量关系A 1molAl 1molNaOH B 1molAl OH 3 3molNaOHC 1molAlCl3 4molNaOH D 1molAl2O3 2molNaOH若消耗4molNaOH 需m Al 4 27g 108g 需m Al OH 3 4 78g 312g 需m AlCl3 1 135 5g 136 5g 需m Al2O3 2 102g 204g 由此可知 相同质量时 Al消耗NaOH最多 3 镁和铝分别与等浓度 等体积的过量稀硫酸N反应 产生气体的体积 V 与时间 t 关系如图所示 则反应中镁和铝的是A 物质的量之比为3 2B 质量之比为3 2C 摩尔质量之比为2 3D 反应速率之比为2 3 A 析解 反应方程式为Mg H2SO4 MgSO4 H2 2Al 3H2SO4 Al2 SO4 3 3H2 由图象可知 产生的H2量相同 各产生1molH2时 需Mg1mol 质量24g 需Al2 3mol 质量为18g 故A正确 B C错误 Mg的反应速率比Al大 D错误 4 把Ba OH 2溶液滴入明矾溶液中 使SO42 全部转化成BaSO4沉淀 此时铝元素的主要存在形式是A Al3 B Al OH 3C AlO2 D Al3 和Al OH 3 C 析解 明矾 KAl SO4 2 12H2O 溶液中Al3 与SO42 的物质的量之比为1 2 若沉淀2molSO42 则需2molBa OH 2 提供4molOH 恰好把1molAl3 完全转化为AlO2 5 将50mL某未知浓度的AlCl3溶液分别加到60mL1mol L的NaOH溶液或60mL3mol L的NaOH溶液中 均能得到1 56gAl OH 3沉淀 则此AlCl3溶液的浓度可能是A 0 4mol LB 0 5mol LC 0 6mol LD 1mol L 析解 由题意可知第一份NaOH溶液中含溶质0 06mol 第一份NaOH溶液中含溶质0 18mol 加入等量Al3 生成的Al OH 3也等量 说明第一份NaOH溶液中NaOH不足 Al3 过量 第二份NaOH溶液中NaOH过量 反应后铝元素以Al3 和AlO2 的形式存在 由反应 Al3 3OH Al OH 3 Al3 4OH AlO2 H2O 0 02mol0 06mol1 56 78mol c AlCl3 0 02 0 03 mol 0 05L 1mol L D 0 03mol 0 18 0 06 mol 6 将15 6gNa2O2和5 4gAl同时投入一定量水中 充分反应后得到200mL溶液 再向该溶液中缓慢地通入标况下的HCl气体6 72L 若反应过程中溶液的体积保持不变 则A 反应过程中得到6 72L的气体 标况 B 最终得到的溶液中c Na c Cl c OH C 最终得到7 8g的沉淀D 最终得到的溶液中c NaCl 0 15mol L 析解 由题知n Na2O2 0 2mol n Al 0 2mol 发生反应 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 2Al 2NaOH 2H2O 4NaAlO2 3H2 可知生成气体0 4mol 标况下的体积为8 96L 加入盐酸先和过量的NaOH反应 剩余0 1mol和NaAlO2反应生成0 1molAl OH 3 NaAlO2 HCl H2O NaCl Al OH 3 最终溶液为0 3molNaCl 0 1molNaAlO2 C 7 将mg镁和铝的混合物中加入适量的稀硫酸 恰好完全反应生成标况下的气体bL 向反应后的溶液中加入cmol L的KOH溶液VmL 使金属离子刚好沉淀完全 得到的沉淀质量为ng 再将得到的沉淀灼烧至质量不再变化为止 得到固体pg 则下列关系不正确的是 析解 向mgMg Al的混合物中加入适量的稀H2SO4 恰好完全反应 溶液中只有MgSO4 Al2 SO4 3两种物质 且Mg2 与Al3 的质量和为mg 向反应后的溶液中加入cmol L的KOH溶液VmL 使金属离子刚好沉淀完全 发生的反应是 Mg2 2OH Mg OH 2 Al3 3OH Al OH 3 则得到沉淀的质量是Mg2 与Al3 的质量与KOH中的OH 质量和 所以 n m 17 10 3Vc m 0 017Vc 故C错误 C 8 某无色溶液中已知含有H Mg2 Al3 等阳离子 逐滴加入NaOH溶液 则消耗NaOH溶液的体积 x轴 与生成沉淀量 y轴 间的函数关系如图 则下列图中正确的是 B 9 某硝酸铝和硝酸镁的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液 直至过量 下列表示NaOH的加入量 x 与沉淀的生成量 y 的关系图正确的是 C 10 将物质X逐渐加入 或通入 Y溶液中 生成沉淀量与加入 的物质的量间关系如图所示 则符合图示情况的是 C 析解 A发生反应Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O CaCO3 CO2 H2O Ca HCO3 2知其图象为图1 B中的反应为HCl NaAlO2 H2O Al OH 3 NaCl 其图象为图2 D的反应是AlCl3 4NaOH NaAlO2 3NaCl 2H2O 3NaAlO2 AlCl3 6H2O 4Al OH 3 3NaCl 则其图象为图3 11 已知Ba AlO2 2可溶于水 右图表示的是向Al2 SO4 3溶液中逐滴加入Ba OH 2溶液时 生成沉淀的物质的量y与加入Ba OH 2的物质的量x的关系 下列有关叙述正确的是A a b时沉淀的物质的量 Al OH 3比BaSO4多B c d时溶液中离子的物质的量 AlO2 比Ba2 少C a d时沉淀的物质的量 BaSO4可能小于Al OH 3D d e时溶液中离子的物质的量 Ba2 可能等于OH 解析 向Al2 SO4 3溶液中滴加Ba OH 2溶液 开始阶段Al3 与OH SO42 与Ba2 形成沉淀 2Al3 3SO42 3Ba2 6OH 2Al OH 3 3BaSO4 当Al2 SO4 3与Ba OH 2的物质的量之比为1 3时 所有离子恰好完全沉淀 沉淀的物质的量和质量均达到最大 此时对应的点为b点 在o b范围内 BaSO4的物质的量均比Al OH 3多 在b点后继续加入Ba OH 2 Al OH 3沉淀开始溶解 2Al OH 3 Ba OH 2 Ba AlO2 2 4H2O 至d点时Al OH 3完全溶解 那么在b d范围内BaSO4比Al OH 3多 AlO2 比Ba2 多 溶质是Ba AlO2 2 d e时沉淀只有BaSO4 溶质是Ba AlO2 2和加入的Ba OH 2 所以n Ba2 可能等于n OH D 13 除去下列物质中混有的少量杂质应用怎样化学方法 写出有关反应的离子方程式 1 铜粉中混有铁粉 2 铁粉中混有铝粉 3 FeCl3溶液中混有FeCl2 4 FeCl2溶液中混有CuCl2 加入过量盐酸Fe 2H Fe2 H2 加入过量NaOH2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 通入Cl22Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 加入过量FeCu2 Fe Fe2 Cu 14 将0 1mol的镁 铝混合物溶于100mL2mol L的H2SO4溶液中 然后再滴加1mol L的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变化的关系如图所示 当V1 160mL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 若混合物认为0 1mol 其中Mg粉的物质的量分数为a 用100mL2mol L的H2SO4溶液溶解此混合物后 再加入450mL1mol 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 析解 1 由图象知V1mLNaOH溶液是与过量H2SO4反应的 则与Mg Al反应的H2SO4为0 2mol 0 16mol 2 0 12mol 设元混合物中有xmolMg和ymolAl 则有 x y 0 1和x 1 5y 0 12 x 0 06 y 0 04当加入V2mLNaOH溶液时得到Mg OH 2和NaAlO2 有关系式为 Mg2 2OH Al3 4OH 得 15 甲 乙 丙三位同学用规定的药品制备Al OH 3 规定的药品如下 350g70 H2SO4溶液 NaOH固体240g 足量铝屑 水 不能用其它药品 甲 乙 丙用各自设计的方案制得Al OH 3的质量分别为w1 w2 w3 三种方案如下 试回答 1 从充分利用原料 降低成本和提高产率等因素分析 实验方案最合理的是 2 三位同学制备的Al OH 3 其质量分别为w1 w2 w3由大到小的顺序是 3 制得Al OH 3的最大质量是 16 把NaOH MgCl2 AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后有1 16g白色沉淀 在所得的悬浊液中逐滴加入1mol LHCl溶液 加入HCl溶液的体积V与生成沉淀的质量m的关系如图所示 试回答 1 A点沉淀物的化学式为 B点沉淀物的化学式为 2 原混合物中的MgCl2的物质的量为 AlCl3的物质的量为 NaOH的物质的量为 3 HCl溶液在C点的体积是 解析 1 加入盐酸0 10mL时 沉淀的质量没有改变 说明未加盐酸时 沉淀物为Mg OH 2 溶液为NaAlO2和NaOH的混合液 加盐酸是中和剩余的NaOH A处的悬浊液为Mg OH 2 NaAlO2 NaCl 则原混合物中n MgCl2 1 16g 58g mol 0 02mol 2 加盐酸10 30mL过程时发生反应为 AlO2 H2O H Al OH 3 B沉淀的化学式为Mg OH 2 Al OH 3 原溶液中n AlCl3 30 10 10 3L 1mol L 0 02mol B点沉淀量达到最大值 其溶液为NaCl溶液 所以n NaOH n HCl 30 10 3L 1mol L 0 03mol 3 设Mg OH 2 Al OH 3完全溶解时 所消耗盐酸的体积为V V 10 3L mL 1mol L 0 02mol 2 0 02mol 3 V 100mL C点表示加入了130mL的盐酸答案 1 Mg OH 2Mg OH 2 Al OH 3 2 0 02mol0 02mol0 03mol 3 130mL 解析 装置A为简易启普发生器 可通过止水夹C的控制 A中反应生成气体CO2进入或气体压液体进入试管B中 使H 与AlO2 相遇发生反应 1 导管口有气泡冒出 有白色沉淀生成AlO2 CO2 2H2O Al OH 3 HCO3 2 A中溶液进入B中 液面上升 白色沉淀逐渐溶解Al OH 3 3H Al3 3H2O 17 根据右图所示装置 请回答 1 在A中加试剂后 立即打开止水夹C B中的现象为 离子方程式为 2 一段时间后 关闭止水夹C B中的现象是 离子方程式为 启迪 装置中试管A B以及止水夹C的巧妙联用 实验了多个连续反应的发生 结合铝及其重要化合物的性质 完成了多步反应 这是实验的创新 值得多思 18 实验室有含少量AlCl3的MgCl2溶液 请用实验室中常见的仪器和药品 合理设计实验方案以得到较纯净的MgCl2溶液 析解 AlCl3和MgCl2均为可溶性盐 分离二者需将其中一种物质 改头换面 后依据状态不同而分离 同时将含镁化合物恢复为MgCl2 模样 根据以下化学反应方程式设计方案 MgCl2 2NaOH 2NaCl Mg OH 2 AlCl3 4NaOH NaAlO2 3NaCl 2H2OMg OH 2 2HCl MgCl2 2H2O答案为 向混合溶液中加入足量NaOH溶液 充分搅拌得悬浊液 过滤 将滤渣洗涤干净 然后将滤渣转移至烧杯中 再加入适量稀盐酸 至沉淀恰好溶解完全 记得到纯净的MgCl2溶液 19 某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究 1 下表为 铝与C