铝三角及其图像

1、,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

2、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+ 、Mg 2+ 、Al 3+ 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

3、(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) 3nAl(OH)3 若碱过量：n(OH) 4n(Al3)nAl(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，nAl(OH)3 13 n(OH) 当3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)当 n(OH) 4n(Al3) 时，nAl(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

4、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： AlCl33NaOH = Al(OH)33NaCl ， AlCl34NaOH = NaAlO23NaCl 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。nAl(OH)3 n(NaOH)/3。所以答案为：0.05a/3 mol。 (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) 14 ，即 ab 41，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

5、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 = 0.05b mol 和 3x + 4y = 0.05a mpl, x (0.2b0.05a) mol 0.05(4ba) mol 故 mAl(OH)3 78 gmol10.05(4ba) mol 3.9(4ba) 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) 0.05a mol0.053b mo

6、l nAl(OH)3n(Al3)总n(AlO2 )0.05b mol(0.05a mol0.15b mol) (0.2b0.05a) mol0.05(4ba) mol mAl(OH)378 gmol10.05(4ba) mol 3.9(4ba) 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20 mL 2 mol/L的AlCl3溶液

7、中，加入30 mL烧碱溶液，充分以应后，得0.78 g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： Al33OH=Al(OH)3 ab？ 知Al3和OH，求Al(OH)3 a？ b 知Al3和Al(OH)3，求OH ？ b a 知OH和Al(OH)3，求Al3,本题属于第二种类型,【答案】 1 molL1 或5 molL1,【解析】 (1)、 设Al3过量(一般Al3过量最易求解) Al3 3OH =Al(OH)3,3 mol78 g,(2) 、设OH过量，按反应历程求解 、设Al3完全反应时消耗x mol NaOH，生成y g沉淀。则

8、, c 1 molL1,0.030 Lc 0.78 g,、设溶解(3.120.78) g Al(OH)3消耗n mol NaOH，则 Al(OH)3OH = AlO2 2H2O 78 g 1 mol (3.120.78 ) g n,Al33OH = Al(OH)3,1 mol3 mol 78 g,0.04 mol x y, x 0.12 mol y 3.12 g, n 0.03 mol,答：烧碱溶液的物质的量浓度是1 molL1或5 molL1,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 = Al

9、O2 + 2H2O,n(NaOH),nAl(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+=H

10、2O,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

11、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+ =

12、Mg2+ +2H2O,将一定质量的镁、铝合金投入一 定浓度的100 mL盐酸中，使合金全部溶解，向 所得溶液中滴加5.00 molL1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20 mL。 (2)、当沉淀质量不变时，此时沉淀(11.6 g)只有Mg(OH)2，则沉淀达到最大量时，Al(OH)3的质量为(19.411.6) 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

13、意可知mAl(OH)3=(19.411.6)g =7.8g，mMg(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 NaOH 0.800mol 0.16L5.00mol/L, c(HCl) = n/V = 0.800mol/0.10L = 8.00mol/L,(1)36% (2)8.00 molL1,【练习】 1有Mg、Al粉末10.2 g，将它溶于500 mL 4 molL1的盐酸中，要使 得到的沉淀最多，则加入2 molL1的NaOH溶液的体积为

14、 A1000 mL B500 mL C100 mL D1500 mL,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. 3mL B. 7.5mL C. 15mL D. 17.5mL,B,【析解】 因n(AlCl3)= 0.03moln(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) = 7.5 mL 当碱过量时，V

15、(NaOH) = (0.033+0.02)/4 L = 0.0275L = 27.5 mL,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. Al B. Al(OH)3 C. AlCl3 D. Al2O3,A,【析解】 根据反应有物质的量关系 A: 1mol Al 1molNaOH； B：1molAl(OH)3 3molNaOH C: 1mol AlCl3 4molNaOH； D：1mol Al2O3 2molNaOH 若消耗4molNaOH，需m(Al) = 427 g = 108 g； 需 m Al(OH)3 = 478 g = 312

16、g； 需 m(AlCl3) = 1135.5 g = 136.5 g； 需 m(Al2O3) = 2102 g = 204 g； 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 3:2 B. 质量之比为 3:2 C. 摩尔质量之比为 2:3 D. 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

17、，需Mg1mol ，质量24g，需Al 2/3mol，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)3 C. AlO2 D. Al3+和Al(OH)3,C,【析解】 明矾 KAl(SO4)212H2O溶液中Al3+与SO4 2的物质的量之比为1:2。若沉淀2mol SO42，则需2molBa(OH)2，提供4molOH。恰好把1mol Al3+完全转化为 AlO2 。,5. 将50mL某未知浓度的AlCl3溶液分别加到60mL 1

18、mol/L的NaOH溶液或60mL 3mol/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/L B. 0.5mol/L C. 0.6mol/L D. 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 =

19、AlO2+H2O,0.02mol 0.06mol 1.56/78mol, 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200 mL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

20、(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0.1mol Al(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c mol/L

21、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c mol/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 + 17103Vc = m+0.017

22、Vc ，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+Na

23、AlO2 + 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 Aab时沉淀的物质的量：Al(OH)3比BaSO4多 Bcd时溶液中离子的物质的量：AlO2比Ba2少 Cad时沉淀的物质的量：BaSO4可能小于Al(OH)3 Dde时溶液中离子

24、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： 2Al33 SO42 3Ba26OH = 2Al(OH)33BaSO4 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ob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)3Ba(OH)2 = Ba(AlO2)24H2O，至d点时Al(OH)3完全溶解，那么在bd范围内BaSO4比Al(O

25、H)3多，AlO2 比Ba2多溶质是Ba(AlO2)2；de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 Fe2HFe 2H2,加入过量NaOH 2Al2OH2H2O2AlO23H2,通入Cl2 2Fe2Cl22Fe32Cl,加入过量Fe Cu2FeFe2Cu,14. 将0.1mo

26、l的镁、铝混合物溶于100mL 2mol/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=160 mL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100 mL 2mol/L的H2SO4溶液溶解此混合物后，再加入450mL 1mol /L的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(O

27、H)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0.2mol0.16mol/2 = 0.12mol，设元混合物中有x mol Mg和y mol Al，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：350g 70%H2SO4溶液、NaOH固体240g、足量铝

28、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1.16 g白色沉淀，在所得的悬浊液中逐滴加入1 mol/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

29、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010 mL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)1.16 g/58 g/ mol0.02 mol 。 (2)、加盐酸1030 mL过程时发生反应为： AlO2H2OH=Al(OH)3，B沉淀的化学式为Mg(OH)2、Al(OH)3，原溶液中n(AlC

30、l3)(3010)103 L1 mol/L0.02 mol，B点沉淀量达到最大值，其溶液为NaCl溶液。所以 n(NaOH)n(HCl)30103 L1 mol/L0.03 mol。,(3)、设Mg(OH)2、Al(OH)3完全溶解时，所消耗盐酸的体积为V， V103 L/mL1 mol/L0.02 mol20.02 mol3 V 100 mL C点表示加入了130 mL的盐酸 答案：(1)、Mg(OH)2Mg(OH)2、Al(OH)3 (2)、0.02 mol0.02 mol0.03 mol(3)、130 mL,【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

31、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

32、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 + 2H2O Mg(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CuCl2溶液反应”