4.1.典型例题分析_铝的重要化合物

1、典型例题分析【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，通过过量 CO 生成 AI(OH)3沉淀，加入盐酸生成 AI(OH)3沉淀，加入过量烧碱溶液生成 AI(OH)3沉淀。A.B CD 分析：本题是考查 Al、AI(OH)3既能和酸又能和强碱溶液反应的实际题。在 分析中要注意步骤，加入过量烧碱将使Al3+W化为 AIO2-，因此是不能生成AI(OH)3沉淀的：Al(OHJs+OH_=A1O- + 2H2O这样就淘汰选项 A.和 B.;选项 D.、C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

2、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(通CO)把 AI(OH)3沉淀出来。按理，两种方案都可行，但盐酸能进一步溶解AI(OH)3:AI(OH)3+3H=AI3+3IHO而 AI(OH)3不溶于碳酸这种弱酸，另外 CO 比盐酸经济得多，也就是说选项 C.可以既经济又最大限度地得到产品，所以是最恰当的组合。解题方法为分析 比较法。在某些最佳选择题中，往往给出 2 个或 2 个以上具有类似性的可选项，此时 必须从两者差别中进行分析比较，才能得出正确结论。答案：Co【例 2】金属钾、铝共 0.05mol，放入过量的水中加热后变成透明溶液，共 放出 H784mL(标准状况)，则

3、钾、铝物质的量之比是A. 4:1 B.1:4 C.1:2 D.2：1分析：钾、铝和水的反应如下2K+2HO=2KC+HT2AJ+6H2O=2A1(OH)3I +3H3t0.5XTWmc，10 015mol+KOHAI(OH)3=KAIO+2HO(或 2AI+2KOH2HO=2KAIO+3HT)则 ImolK、Al、混合金属和 HO 反应生成 H2的物质的量是2KH22AI 3H22mol- 1moI 2moI- 3moI1moI 0.5 1moI 1.5moI混合金属-nH20.05moI 0.784 /22.4=0.035mol1moI 0.7根据产生 H2物质的量，求 K、AI 物质的量之

4、比得 nk:nAl=0.8:0.2=4：1解题方法为十字交叉法。答案：A【例 3】在 0.2mol / L 的 AICZ 溶液 100mL 中，如果要得到 1.17g 沉淀，则 需加入 0.5mol / L 的 NaOH 溶液多少毫升？分析：AICI3和 NaOH 反应时，当 AICI3过量时，只生成 AI(OH)3；当 NaOHi 量时，AI(OH)3沉淀又会部分溶解，所以，此题应有两种结果。答案：(解法一)(1) 当 AICI3过量时，设需加入 xmolNaOH 溶液才能得到 1.17gAI(OH)3沉淀。C.TAl3+30H_=AJ(OH)313m olImol解之得：x=90mL(2)

5、当 NaOH 过量时，设需加入 ymLNaO 溶液才能得到 1.17gAI(OH)3沉淀A13+3OH_= A1(OH)3Ilmol 3m ollmolAl柴+4OH-=A1O2+2H3Olmol 4m oi0.2X0.1-0.015=0.0050.005X4VL=(3X 0.02X0.5X1000 = 90(mL)0 0150 015X30 015mol0.015X3+0.005X4o3X!000 = 130(piL)由题知:11卿HR取大值二0-2 X100Tooo0.02(mol)1 1778=0.015mol0.0153024S = (0 06 + 0.02 X扌)-0.5X 1000

6、 = 130(mL)【例 4】用稀 H2SQ、NaOH 溶液和金属铝为原料制取 AI(OH)3,甲、乙、丙 三个学生制备途径分别为甲,A1Al2(SO4) 3 -HaQH-Al(OH) 3丙.AHNaAl O2若要得到等量的 AI(OH)3，则:A.三者消耗的原料相等 B 乙消耗的原料最少C甲消耗的原料多 D 丙消耗的原料最少。分析：由于原料是 Al、HSO、NaOH 所以，设生成 1molAI(OH)3，贝甲=A1|H2SO4 Al2(SO4)33NaOHA1(OH)3r：-.:.131AI-|H2SO4AI2(SO4)3丙=333了Al亍N枝OH才NaAl 02A1(OH)3 A1(OH)

7、3因为：AI3+3AIO2-+6H2O=4AI(OH)；所以需Allmol, H2SO4jmol, NaOHmoL故，甲消耗原料最多，丙消耗原料最少，答案为C A【例【例5】将含有 X+、丫丫2+、Z3+三种金属离子的水溶液进行下列实验:白色沉淀符合上述实验现象的三种金属离子是A. Ag+、CiT Al3+B. Ag+、Mg+、Fe3+C. Ag+、Fe2+、Al3+D. Ag+、Ba2+ Fe3+【分析】第一步加入盐酸产生白色沉淀，所以 X+为 Ag+;第二步通入 HS 产生黑色沉 淀，所以丫丫2+为 CiT;第三步加入过量氨水，所以 Z3+为 Al3+0答案：Ao【例 6】向 90mL0.

8、1mol/L 的 AlCl 3 溶液中，投入 Ag 金属钠，欲使最终无沉 淀生成，贝 U A 的最小值为A. 0.828 B . 1.242 C . 0.414 D . 0.621分析：由于将 Na 投入水溶液中，立即反应生成氢氧化钠，则本题立即转化为 AlCl3和NaOH 的反应，欲使 WAI(OH=0,贝AI3+4OH=AIC2-+2HO所以：nNa=nOH=4nAI3+=4X0.1x90 x10-3=0.036(mol)所以：WNa=0.03X23=0.828(g)答案：A【例 7】在 NaOH 溶液中加入 AlCl3溶液中，得到沉淀的量(Y)和所加 AlCl3溶液的体积(X)的函数图象

9、正确的是黒色沉淀通AK2S过濾*分析：NaOH 溶液中滴加 AICI3溶液，和 AICI3溶液中滴加 NaOHl象不同：开始时，AI3+3OH=AI(OH)3J稍一振荡，沉淀马上消失，因为：AI(OH)3+OH = AIO2-+2HO后来，当 NaOH 溶液全部转变为 AIO2-时，再滴加 AICI3溶液时：3AIO2-+AI3+6HO=4AI(OH)J所以 A. B.是错误的；答案在 C D 中，究竟是 C还是 D.呢？我们再来 仔细分析以上两个过程：第一过程：3AI3+12OH=3AlO-+6HO (1)第二过程：3AIO2-+AI3+4HO=4AI(OH)J( 2)由(1) (2)式可知

10、，第一过程要将 12moIOH 全部转化成 AIO2-需 3molA13+, 而第二个过程要将第一过程生成的 3molAIO2-转化成 AI(OH)3只需 ImoIAI3+，故横 坐标x 应是 3 ： 1,故 C 是正确的。答案：C.【例 8】有一无色透明的溶液做如下实验：(1) 取少量溶液滴加盐酸酸化的 BaCb 溶液，有白色沉淀生成。(2) 另取部分溶液加入 NaO，有无色无味气体放出且有白色沉淀生成，加 入NQQ的量和生成沉淀的量的关系如图所示：试问:等离子中一定存在的离子是 _;可能存在的离子是_; 一定不存在的离子是_0(2) 上述溶液至少由 _ 等物质混合成。分析：(1)因为加入用

11、盐酸酸化的 BaCb 溶液有白色沉淀生成，一定含有SO,不能判断是否有CO歹离子，加入NgO?生成的无气味气体是氧气，所以一定不存在 NH+离子；溶液为无色透明说明没有 CiT Fe3+;溶液 中加入 NaO 有 NaOH 生成，随着NaO2加入量的增加，白色沉淀增加，但再加入 N&Q 沉淀量反而减少，说明一定含有 Al3+，沉淀减少到一定量后就不再减少，说 明含有 Mg+离子。有 Al 3+离子存在则不能含有 8 孑离子，所以一定存在的离子是Mg牛AJ玖SO-;可能存在的离子是K*和Nd_定不存在的是(2)至少由硫酸镁和硫酸铝混合而成。答案：见分析【例 9】现有 O.lmol /L

12、的 AlCl3溶液和 O.lmol /L 的氢氧化钠溶液，进行 下面的实验。(1) 在试管中盛有上述 AlCl3溶液 10mL 向其中逐渐滴入上述的 NaOH 溶液加入 10mLNaO 溶液时的现象是_，加入 30mLNaO 溶液时的现象是_加入 35mLNaO 溶液时的现象是 _。加入恥业沉淀K3300生成沉淀质量最多时，需 NaOH 溶液mL(2)_ 向盛有 10mLNaO 溶液的试管中滴入 AICI3溶液，同时不停摇动试管， 出现的现象是，至加入多少毫升 AICI3溶液时开始出现沉淀？ _，至加入多少毫升 AICI3溶液时沉淀量最多？。写出上述过程的有关离子方程式。分析：(1)当 NaO

13、H 溶液滴入 10mL0.1mol/LAICI3溶液中时，整个过程可用图象 表示如下：因为 nAI3+=0.1x10X10-3=0.001(mol)所以当加入 10mLNaO 溶液时现象是产生白色沉淀；加入 30mL 时，沉淀量 最多；加入 35mL 时，沉淀部分溶解。生成沉淀最多时，需 NaOH 溶液 30ml。(2)当 AICI3溶液滴入 NaOH 溶液时，由于 NaOH 溶液是过量的，所以反应 如下：AI3+3OF=AI(OH)3AI(OH)3+OH=AlO-+2HO上述两个方程式合并为：AI3+4OH=AlO-+2HO3AIO2-+AI3+6HO=4AI(OH)J可用图象表示如下:Vn

14、iQaCmL)由于第一过程消耗的 Al3+和第二过程消耗的 Al3+之比为 3： 1,故开始产生沉 淀和沉淀到最大所耗 AICI3溶液的体积比为 3：1。故开始时，现象为：有沉淀生成，但振荡后马上消失，开始沉淀时，需加入AICI3的体积为 xL因为A13+-4OHA10141O.lx 0.1X0.001X10 x=2.5(mL)所以生成 AIO2-为 2.5X0.1x10-3mol=2.5x10-4mol生成的 AIO2-转化为 AI(OH)3需 Al3+为 y3A1O；-Al3+312X1屮y沉淀最多时，需抑入Al%的休积为2辽1严0.1 x 100Ci + 2.5 =【例10】 将含有1m

15、olMg+、 ImoIAI3+的混合溶液按横坐标依次加入 NaOH溶 液、盐酸、再通入 CO，纵坐标为混合沉淀的物质的量。请在下图画出沉淀的量 随反应进行而变化的曲线，并写出 Mg+、Al3+、完全沉淀以后所发生反应的离子 方程式。2 5X W4y =一3一(mol)图670912屮一-H加典的物血的量HC1 CO;分析：(1)当加入 NaOH 溶液时:Mgi+ 20H = Mg(OH)31ltnol2m ollmolAl3+3OH-= A1(OH)3Ilmol 3m ollmolAl (OH)3+0H-= A1O3+2HaOlmollmollmol(2)当加入盐酸时，由于溶液中有 AIO2-

16、和 OF 各 1mol，所以:OH-+H+=lmol lm,ol故沉淀仍为 Mg(OH21moI。(3)当通入 CO 时，由于过量，所以:2AIO +CO+HO=AI(OH)J+HCO溶解了的 AI(OH)3又重新生成。答案：本题图象应表示如下：沉淀的量0 1ikDH【例 11】现有 200mLMgG、AICI3的混合溶液，其中Mg2+=0.2mol /L, Cl-=1.3mol /L,要使 M转化为 Mg(OH)并使 Mg、AI3+mL 分离开来，至少需 4mol/L 的NaOH 溶液多少 mL？分析:先根据题中条件，求其中 Al3+的浓度:Mg2+=0.2mol /L,所以和 M$+结合的

17、 Cl-的浓度为 0.4mol /L,所以和Al 结合的 Cl-则为 1.3-0.4=0.9(mol /L)所以= * X 0 9 = 0 3(molZL)在上述混合溶液中，加入 NaOH 溶液后，M、Al3+将分别转化为 Mg(OH2沉 淀和 AlO离子，现分别讨论如下：Mgi+4-2OH_= Mg(OH)2 1Al3+3OH-= A1(OH). 1lmol2m ollmol1310 2X0.20.3X0.2= 0 04mol0.08mol=O.OSmolO.lSmolA1(OH)L+OH_=A1O； + 2H2O1 10.06mol 0.06mol因此，至少需要 NaOH 溶液的体积为:(

18、004 X 2+0 06X 3+0 06) X J-= 0.08L= 80mL答案:L I4 1 3+2-【例 12】使含有 amolAI 的 A 溶液中的铝元素和含有 bmolAIO 的 B 溶液中 的铝元素全部转化为 AI(OH)3沉淀，通过计算讨论有几种途径。要求：(1)不准另加固体和液体试剂；(2)要求求出每种途径所需试剂和所需试剂的物质的量。分析：欲使 A、B 两溶液中的铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀而又不能另加固体或 液体试剂，可采取如下措施：(1)向 A 溶液中通 NH 可使 Al3+全部沉淀， 设往 A 溶液中至少需通 xmoINH, 则：Al3* +3NH3* H3O = AJ(OH)31 +3NH；1 tjj.-.l3molamol3 amol = x(2)向B溶液中通CO可使AIO2-离子全部沉淀， 设往B溶液中至少需通 ymolCO，则:(3)将 A 和 B 混合可使铝元素转化为 AI(OH)3,Al5* +3A1O +6H2O = 4A1(OH)3I lmol 3molamol bmol1当 b=3a