几种重要的金属化合物学习指导(2)

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Al（OH）3OHAlO22H2O 上述两式合并得合反应方程式：Al34OHAlO22H2O 向AlO2溶液中加强酸时，因H与Al（OH）3电离出的OH结合成难电离的水，平衡向左移动，这时Al（OH）3表现为碱性 现象：白色沉淀沉淀增加沉淀减少沉淀消失 图像：见下图 有关反应：AlO2HH2OAl（OH）3 Al（OH）33HAl33H2O 上述两式合并得合反应方程式：AlO24HAl32H2O 弱碱（如NH3H2O等）不能使Al（OH）3转变为AlO2，很弱的酸（如H2CO3等）不能使Al（OH）3转变为Al3因为Al（OH）3的电离程度太小，只有大量的H或OH才能使平衡发生移动 Al（OH）3的溶解度很小，而且无论酸式或碱式电离的程度都很小，但其碱性略强于酸性，所以，虽然说氢氧化铝是两性氢氧化物，但仍属于弱碱 例1 用含少量镁的铝片制取纯净的氢氧化铝，下述操作步骤中最恰当的组合是加盐酸溶解；加烧碱溶液溶解；过滤；通入过量CO2生成Al（OH）3沉淀；加入盐酸生成Al（OH）3沉淀；加入过量烧碱溶液生成Al（OH）3沉淀 A B C D 解析 本题通过实际问题考查Al和Al（OH）3既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应的知识，在分析中要注意步骤，加入过量烧碱将使Al3转化为AlO2，因此，不能得到Al（OH）3沉淀：Al（OH）3OHAlO22H2O 这样就淘汰选项A和B；选项C、D两种方案都利用镁不溶于强碱溶液、而铝溶于强碱溶液的性质，通过、步骤经过滤除去杂质镁，然后利用偏铝酸是比碳酸还弱的酸的性质，分别用盐酸、碳酸（CO2和H2O）把Al（OH）3沉淀出来，按理，两种方案都可行，但盐酸过量时能进一步溶解Al（OH）3：Al（OH）33HAl33H2O，而碳酸是弱酸，过量时也不溶解Al（OH）3，且CO2比盐酸经济得多，也就是说，选项C能达到既经济又最大限度地得到产品的目的，所以是最恰当的组合 答案 C 点评 对于某些最佳选择题中，往往给出2个或2个以上具有类似性的可选项，此时必须从两者的差别中进行分析比较，才能得出正确结论 例2 铁酸钠（Na2FeO4）是水处理过程中使用的一种新型净水剂，它的氧化性比高锰酸钾更强，本身在反应中被还原为Fe3离子 （1）制取铁酸钠的化学方程式为： 2Fe（NO3）316NaOH3Cl22Na2FeO46NaNO36NaCl8H2O 反应中，还原剂是_，_元素被还原，转移电子总数为_ （2）铁酸钠之所以能净水，除了能消毒杀菌外，另一个原因是_ 解析 Na2FeO4中的Fe元素为6价，本题的（1）问，据此可解在反应方程式中可以看出铁元素由Fe（NO3）3中的3价氧化为铁酸钠中的6价，Fe（NO3）3是还原剂，Cl2是氧化剂又题中已经指出Na2FeO4在杀菌消毒时为强氧化剂，其铁元素的还原产物为Fe3，Fe3可发生水解，生成物中有Fe（OH）3胶体，它可吸附水中悬浮的杂质，达到净水的效果（类似明矾中Al3的净水原理） 答案 （1）Pe（NO3）3 氯 6e （2）还原产物Fe3发生水解反应生成Fe（OH）3胶体，能吸附杂质 例3 治疗胃酸过多的医药中常用到三硅酸镁（2MgO3SiO2nH2O），它的作用较持久试写出服用三硅酸镁治疗胃酸过多时的离子方程式_氢氯化铝胶囊也可治疗胃酸过多，它和三硅酸镁在治疗胃酸过多时在反应原理上的区别是_ 解析 三硅酸镁是弱酸盐，胃液中含有盐酸，盐酸是强酸，能与弱酸盐发生反应，据此判断生成物应有Mg2和H2SiO3若把三硅酸镁变形改写为2MgSiO3H2SiO3（n1）H2O，则易于理解和配平 答案 （2MgO3SiO2nH2O）4H2Mg23H2SiO3（n一1）H2O Al（OH）3跟酸反应是中和反应，三硅酸镁与胃酸属于强酸与弱酸盐作用的复分解反应 例4 有镁、铝混合粉末10.2g，将它溶于500mL 4molL的盐酸溶液里，若要使沉淀质量达到最大值，需加入2molL的氢氧化钠溶液的体积为多少mL？ 解析 若用常规方法解答本题必须先求出镁铝混合粉末中镁和铝的物质的量各多少，则由于缺少条件，无法求出因此解本题可用以下两种较为简单的方法 解法 等质量的镁、铝分别与盐酸反应，铝消耗的盐酸的物质的量较多若10.2g粉末全部是铝粉，则消耗的盐酸的物质的量小于2mol，因此10.2g镁、铝混合粉末，溶于500mL 4molL的盐酸溶液里，盐酸必有剩余 依题意，本题所发生反应的化学方程式如下：Mg2HClMgCl2H2， 2Al6HCl2AlCl33H2，HClNaOHNaClH2O MgCl22NaOHMg（OH）22NaCl，AlCl33NaOHAl（OH）33NaCl 依据上述反应方程式可知，当加入的NaOH物质的量恰好与HCl的物质的量相等时，使溶液中Mg2、Al3恰好转化为Mg（OH）2、Al（OH）3沉淀，这时沉淀量达到最大值n（NaOH）0.5L4molL2mol，V（NaOH）2mol（2molL）1L1000mL 解法 据上述分析可知，镁、铝混合粉末溶于盐酸后，盐酸还有剩余加入NaOH后若要使沉淀质量达到最大值，镁、铝全部以Mg（OH）2、Al（OH）3沉淀，这时溶液中的溶质只有NaCl根据Na与Cl守恒，则： n（NaOH）n（HCl）0.5L4molL2mol，V（NaOH）2mol（2molL1）1L1000mL 答案 加入NaOH溶液1000mL时，沉淀质量达到最大值 例5 （2003年理综）用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀 方法一：用不含Fe3的FeSO4溶液和不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备 （1）除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法 （2）生成白色Fe（OH）2沉淀的操作可采用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液这样操作的理由是_ 方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备 （1）在试管里加入的试剂是_ （2）在试管里加入的试剂是_ （3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_ （4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_ 解析 方法一：（1）由于Fe2能水解：Fe22H2O Fe（OH）22H，使溶液变浑浊，故在配制FeSO4溶液时，常将其溶于稀H2SO4中；同时Fe2具有较强的还原性，易被氧化为Fe3，故在配好的溶液中常加一枚铁钉以防止其氧化 （2）由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2 （3）空气中含有大量的O2，为防止生成的Fe（OH）2沉淀与空气接触，需将吸取NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出 方法二：（1）由所给试剂及装置特点知，试管为封闭系统，应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故试管中加入的试剂为铁和稀H2SO4 （2）试管中加入的试剂为NaOH （3）为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹 （4）由于试管中产生的H2充满了、两支试管，外界空气不易进入，即Fe（OH）2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe（OH）2的白色沉淀可保持较长的时间 答案 方法一：（1）煮沸 （2）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2 方法二：（1）稀H2SO4 铁屑 （2）NaOH溶液 （3）检验试管出口处排出的氢气的纯度当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹 （4）试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入，避免了Fe（OH）2的迅速氧化 例6 向含0.02mol Al3的明矾溶液中，逐滴加入0.1molL的Ba（OH）2溶液时，产生沉淀的质量y（g）与Ba（OH）2溶液的体积x（mL）的关系如图所示求图中： V1_ V2_ m1_ m2_ 解析 本题要从分析图中所体现的产生沉淀的质量与加入Ba（OH）2，体积的函数关系求出V1、V2和m1、m2的值 从图中可以看出，当加入V1mL的Ba（OH）2时，可得沉淀m1g，沉淀为BaSO4和Al（OH）3，当加入V2mL Ba（OH）2时，Al（OH）3溶解，沉淀仅为BaSO4 （1）含有0.02mol Al3的明矾溶液中含有0.04mol的SO42 当加入V1mL Ba（OH）2时： Al3 3OHAl（OH）3 Ba2 SO42BaSO4 0.02mol 0.06mol 0.02mol 0.03mol 0.03m01 0.03mol 故V10.03mol0.1molL10.3L300mL m10.02mol78gmol0.03mol233gmol8.55g （2）当加入V2mL Ba（OH）2溶液时： Al（OH）3 OHAlO2 2H2O 0.02mol 0.02mol Ba2 SO42BaSO4 0.01mol 0.01mol 0.01mol，故V2V10.01mol0.1molL10.4L400mL m8.55g0.02mol78gmol0.01mol233gmol9.32g 答案 见解析中 例7 在一定条件下可实现下图所示物质之间的变化： 请填写以下空白： （1）孔雀石的主要成分是CuCO3Cu（OH）2（碱式碳酸铜），受热易分解上图中的F是_ （2）写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式_ （3）图中所得G和D都为固体，混合后在高温下可发生反应，写出该反应的化学方程式_ （4）每生成1mol D，同时生成_mol E 解析 首先应弄清所有发生的反应孔雀石受热分解的反应，在中学没有出现过，但可从碳酸盐及Cu（OH）2的热分解反应迁移类推，所以，F为CO2，则G为CuO；A中能与CO2反应的只有KAlO2，它们反应后生成的沉淀是Al（OH）3，Al（OH）3受热分解生成水和B，则B为Al2O3，电解熔融Al2O3得到的固体是铝（D），E为氧气，G与D“均为固体”，分别为CuO和Al，二者发生铝热反应，得熔化的铜与Al2O3按化学方程式中的系数比可得生成1mol D时的E的