铝及其化合物铝三角图像问题教师版有问题详解Word格式.docx
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Al2O3+3H2O
(3)Al(OH)3实验室制法:
①可溶性铝盐加氨水:
Al3++3NH3·
H2O→Al(OH)3↓+3NH4+
②可溶性偏铝酸盐与弱酸:
AlO2—+H2CO3+H2O→Al(OH)3↓+HCO3—
③3AlO2-+Al3++6H2O→4Al(OH)3↓
4、铝盐
(1)Al3+与碱溶液反应:
Al3++3OH-→Al(OH)3↓(碱不足)
Al3++4OH-→AlO2-↓+2H2O(碱过量)
(2)Al3+水解:
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+
(3)明矾:
Kal(SO4)2•12H2O是一种复盐。
常用作净水剂:
因其水解Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+,能在水中吸附悬浮固体或色素形成沉淀,从而使水净化,这就是胶体净水的原理。
5、偏铝酸钠
(1)与强酸反应:
AlO2-+H++H2O→Al(OH)3↓(酸不足)
AlO2-+4H+→Al3++2H2O(酸过量)
(2)与弱酸反应:
AlO2-+CO2+2H2O→Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+CO2+3H2O→Al(OH)3↓+CO32-
(二)铝及其化合物之间的转化关系
(三)试剂的滴加顺序不同产生的现象不同的反应
(1)NaOH和AlCl3:
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先出现白色沉淀后消失:
Al3++3OH-→Al(OH)3↓Al(OH)3+OH-→AlO2-+2H2O
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无现象后出现白色沉淀:
Al3++4OH-→AlO2-+2H2OAl3++3AlO2-+6H2O→4Al(OH)3↓
(2)NaAlO2和盐酸:
向NaAlO2溶液中滴加盐酸,先出现白色沉淀后消失:
NaAlO2+HCl+H2O→Al(OH)3↓+NaClAl(OH)3+3H+→Al3++3H2O
向盐酸中滴加NaAlO2溶液,开始无现象后出现白色沉淀:
4HCl+NaAlO2→NaCl+AlCl3+2H2OAlCl3+3NaAlO2+6H2O→4Al(OH)3↓+3NaCl
(3)Na2CO3和盐酸:
向Na2CO3溶液中滴加盐酸,开始无现象,后产生气泡:
Na2CO3+HCl→NaCl+NaHCO3NaHCO3+HCl→NaCl+H2O+CO2↑
向盐酸中滴加Na2CO3溶液,立即产生气泡:
Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2↑
(4)铝的氢氧化物沉淀的图象:
氢氧化铝沉淀量图象大致可以分为如图六类。
[图中纵坐标均为Al(OH)3沉淀量,横坐标为加入试剂的体积]
(1)图为向AlCl3溶液中滴人NaOH溶液
(2)图为向NaOH溶液中滴入AlCl3溶液
(3)图为向盐酸酸化了的AlCl3溶液中滴入NaOH溶液
(4)图为向盐酸中加入NaAlO2溶液
(5)图为向NaAlO2溶液中加入盐酸
(6)图为向AlCl3溶液中滴入NaAlO2溶液
(四)离子共存问题:
Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2-、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉淀而不能大量共存;
AlO2-与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存。
(五)两性物质与物质的两性
两性物质指即能与酸反应,又能与碱作用生成盐和水的化合物,如Al2O3、ZnO、Zn(OH)2、Al(OH)3、氨基酸、蛋白质等。
物质的两性,如强碱弱酸盐(NaHCO3、KHS、Na2HPO4等)、弱酸弱碱盐(CH3COONH4、NH4HS)等,既能与强酸反应,又能与强碱作用,但只能说这种物质的性质有两性,不能将它们称为两性物质,因为这些化合物不是由本身直接电离出的H+和OH-参加反应,并且生成物不全是盐和水。
Al既能与酸作用,又能与强碱溶液反应,但不属于两性物质,也不能说它具有两性,因为Al与强碱溶液反应的本质是:
2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑,Al(OH)3+NaOH→NaAlO2+2H2O,两式相加为:
2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑,由以上反应可知:
Al不直接与NaOH溶液反应,Al仍然为金属元素。
【归纳】既能与强酸又能与强碱反应的物质:
①金属单质:
Al;
②两性氧化物:
Al2O3;
③两性氢氧化物Al(OH)3;
④弱酸的酸式盐:
NaHCO3、NH4HCO3等;
弱酸铵盐:
(NH4)2CO3、(NH4)2S等。
三、典型例题
【例1】将等物质的量的镁和铝相混合,取四份等质量的该混合物分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是().
A.3mol/LHClB.4mol/LHNO3C.8mol/LNaOHD.18mol/LH2SO4
【解析】通过比较镁、铝分别与酸碱作用的性质及其定量关系求解.令镁、铝各为lmol,与足量盐酸反应生成(1+1.5)molH2;
与硝酸、浓硫酸反应均不生成H:
;
镁不与NaOH溶液反应,lmolAl与足量NaOH溶液反应生成1.5molH2.
答案:
A.
【归纳】这类题只要通过比较镁、铝性质的异同及其定量关系,便可迅速求解.注意记住两个定量关系:
①Mg~2H+~H2;
②AI~3H+~OH-~1.5H2.
【例2】今用铝、稀硫酸和氢氧化钠溶液为原料,实验室制备一定量的氢氧化铝.分别采用如下化学方程式所表示的两种方法:
①2A1+3H2SO4→A12(SO4)3+H2↑A12(SO4)3+6NaOH→2Al(OH)3↓+3Na2SO4。
②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑2NaAlO2+H2SO4+2H2O→2Al(OH)3↓+Na2SO4
(1)请问上述哪一种方法比较节约试剂?
(提示:
试从每生产2molAl(OH)3所耗费的试剂用量予以说明。
)
(2)原料相同,请设计一种更为节约试剂的方法(以方程式表示,并说明其可以最节约试剂的根据).
【解析】
(1)根据题给的化学方程式中的化学计量数关系,可直接判断第②种方法比较节约试剂.
(2)根据第①种方法生成的A12(SO4)3水解显酸性,第②种方法生成的NaAlO2水解显碱性,让这两种盐溶液相互反应,就可以减少碱和酸的用量,从而设计出第③种方法.
(1)第②种方法比较节约试剂.从化学方程式看出,同样是制备2mol的AI(OH)3,方法①所需原料为:
2molAl,3molH2S04,6molNaOH;
而方法②所需为:
2molAl,lmolH2SO4,2molNaOH.
(2)①2A1+3H2SO4→A12(SO4)3+H2↑②2A1+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑
③A12(SO4)3+6NaAlO2+12H2O→8Al(OH)3↓+3Na2SO4
由方程式看出,制备8mol的AI(OH)3,所需原料为:
8molAl,3molH2SO4,6molNaOH.相当于制备2molAl(OH)3,所需量为:
2molAl,3/4molH2SO4,3/2molNaOH,其用量为最少.
【归纳】解这类Al(OH)3沉淀量题(包括因滴加顺序不同引起的不同现象),要注意应用以下“铝三角”定量转化关系:
【例3】下列各组溶液,只要用试管和胶头滴管,不用任何试剂就可以鉴别的是().
A.KOH和A12(SO4)3B.稀H2SO4和NaHCO3
C.CaCl2和Na2CO3D.Ba(OH)2和NaHSO4
【解析】不用任何试剂鉴别两种物质的溶液,若无法从溶液颜色上来鉴别,一般就考虑用不同的试剂滴加顺序、产生不同的实验现象的方法来鉴别.A组:
若将KOH逐渐滴人A12(SO4)3溶液中,则先产生白色沉淀,后沉淀逐渐溶解;
若将A12(SO4)3逐渐滴人KOH溶液中,则先无沉淀,后逐渐产生白色沉淀.B组无论何种滴加顺序,均立即产生气泡.C、D组无论何种滴加顺序,均立即产生白色沉淀,且始终不溶解.
A.
【归纳】不用任何试剂,只须利用不同的试剂滴加顺序就能鉴别的两种一组的无色溶液还有:
①铝盐溶液和KOH(或NaOH);
②偏铝酸盐和强酸溶液;
③碳酸盐和较强酸溶液;
④亚硫酸盐和硫酸(或盐酸);
⑤亚硫酸(或磷酸)和Ca(OH)2[或Ba(OH)2];
⑥AgNO3和氨水.
【例4】要使Ba2+、A13+、Cu2+、Mg2+、Ag+五种离子从溶液中逐一沉淀析出,选用的试剂和加入的顺序是().
A.H2SO4→HCl→K2S→NaOH→CO2
B.NaCl→Na2SO4→Na2S→NH3·
H2O→HCl
C.NaCl→Na2SO4→H2S→NaOH→CO2
D.Na2S→Na2SO4→NaCl→NaOH→HCl
【解析】逐项分析每种试剂(包括过量时)只能沉淀一种离子的选项.A组:
H2SO4能沉淀Ba2+、Ag+两种离子;
B组:
加入Na2S时,能沉淀Al3+、Cu2+两种离子;
C组:
能先后分别沉淀Ag+、Ba2+、Cu2+、Mg2+、A13+;
D组:
加人Na2S时,能沉淀A13+、Cu2+、Ag+三种离子.
C.
【归纳】解这类题要采用符合“逐一沉淀”的筛选方法.要注意:
在加入强碱溶液时,A13+转化为AlO2-,最后通人CO2,再把AlO2-转化为Al(OH)3沉淀.
【例5】在托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸(各含nmolHCl)的甲、乙两个烧杯,调节天平达平衡,然后分别投入amolMg、bmolA1,充分反应后,天平仍保持平衡.
(1)若天平两边酸均过量,则甲、乙两边净增重分别为____________________。
(2)若天平两边金属均过量,则甲、乙两边产生的H2的质量__________,所加金属的质量__________。
(3)若天平两边酸均用完,其中一边金属过量,则过量的金属必为__________,这是因为____________________.由此推出天平平衡的条件是(用含a、b、n的代数式表示,下同)__________。
(4)若天平一边酸过量,另一边金属过量,则过量金属必为__________,此时满足天平平衡的条件是__________.
【解析】根据天平两边只有“净增重相等”,才能保持平衡的原理,依题意解答.
(1)(24—2)a;
(27—3)b
(2)相等;
也相等
(3)A1;
生成等量H2所需A1的质量比Mg的要小;
24a-n=27b-n
(4)A1;
(24-2)a=27b-n
【例6】镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与时间(t)关系如右图。
反应中镁和铝的()
A.物质的量之比为3:
2B.质量之比为3:
2
C.摩尔质量之比为2:
3D.反应速率之比为2:
3
A
四、基础训练
1、下列物质中,常温下与铝不反应的是()
A.稀硝酸B.浓硫酸C.盐酸D.CuSO4溶液
2、铝元素是金属元素,某同学认为铝也有一定的非金属性。
下列描述中,你认为能支持该同学观点的是()
A.铝片能与盐酸反应生成氢气B.氢氧化铝能溶于强碱溶液
C.氯化铝溶液显酸性D.铝能发生铝热反应
3、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
4、下列离子组一定能大量共存的是()
A.甲基橙呈黄色的溶液中:
、
B.石蕊呈蓝色的溶液中:
C.含大量Al3+的溶液中:
D.含大量0H一的溶液中:
5、下列物质中,既可与盐酸反应,又可与氢氧化钠溶液反应的是()
①Na2SiO3;
②AlCl3;
③NH4HCO3;
④Al2O3;
⑤NaHSO4
A.①②④B.②③⑤C.②③D.③④
1、B2、B3、C4、D5、D
6、在下图中,横坐标为向一定量的某溶液中加入某种物质的量,纵坐标为生成沉淀的量。
从图中,选择适合表中各题要求的序号填入表中
溶液
加(或通入)物质
序号
⑴饱和石灰水
通入过量CO2
⑵AlCl3溶液
加入过量浓氨水
⑶含少量NaOH的NaAlO2溶液
⑷含少量NaOH的NaAlO2溶液
逐滴加入稀盐酸
⑸MgCl2、AlCl3混合溶液
逐滴加入NaOH溶液至过量
⑹NaOH溶液
逐滴加入Al2(SO4)3溶液至过量
⑺稀硫酸溶液
逐滴加入NaAlO2溶液至过量
⑻含少量盐酸的AlCl3溶液
逐滴加入KOH溶液至过量
⑴A⑵B⑶F⑷D⑸E⑹C⑺F⑻G
7、含铝90%的铝合金1.5g与40mL6mol/L盐酸充分反应,合金中其它成分不反应。
过滤除去不溶物,并将滤液稀释到200mL,取出稀释液l0mL,加入0.3mol/L的氨水使Al3+完全沉淀。
(1)铝和盐酸反应生成的氢气有多少L(标准状况)?
(2)使Al3+完全沉淀所需的氨水要多少mL?
(1)1.68L
(2)40mL
8、有AlCl3和MgCl2的固体混合物,取一定量的该混合物加水溶解配成溶液,实验测知Cl-的物质的量为0.70摩尔,如向该混合溶液中逐滴加入8.00mol/L的氢氧化钠溶液(密度为1.27g/mL),加入氢氧化钠溶液的体积(V)和沉淀的质量(m)有右图所示的关系。
求:
(1)原NaOH溶液的质量分数为。
(2)AlCl3和MgCl2的物质的量分别是多少?
(3)另取64.70克该混合物溶于水,要使沉淀质量最大,需要加入8.00mol/L的氢氧化钠溶液多少毫升?
(1)25.2%
(2)0.1mol0.2mol(3)175mL
9、将Mg和Al粉末均匀混合,加入到100mL某浓度的硫酸中,产生氢气的体积(标准状况下)与加入粉末的质量关系如右图所示:
(1)硫酸物质的量浓度是mol·
L-1。
(2)当硫酸溶液为350mL,固体粉末为33.3g时,充分反应后产生的气体体积为L(S.T.P)
(3)原固体混合物中Mg和Al的物质的量之比为。
(1)5mol·
L-1
(2)33.6L(3)7:
2
五、拓展训练
1、某浓度的硝酸与过量铁粉反应时生成了4.48LN2O气体(标准状况下),若改与铝反应(生成NO气体),则最后可溶解的铝的质量是()
A.13.5g B.9g C.27g D.8.9g
2、铝、铍(Be)及其化合物具有相似的物理、化学性质,如其氯化物分子键型相同,故其氯化物晶体的熔点都较低。
已知反应:
BeCl2+Na2BeO2+2H2O→2NaCl+2Be(OH)2↓能完全进行,则下列推断中不正确的是()
A.Be(OH)2既能溶于盐酸,又能溶于NaOH溶液
B.BeCl2溶液的pH<
7,将其蒸干并灼烧后得到的残留物为BeO
C.Na2BeO2溶液的pH>
D.虽然BeCl2的水溶液导电性强,但熔融态的BeCl2却不能被电解
3、把铝粉与Fe3O4的混合物,分为两等份。
前一份在高温下恰好完全反应,之后将生成物与足量盐酸充分反应;
后一份直接加入足量NaOH溶液充分反应。
前后两种情况下生成的气体在同温同压下的体积比是()
A.1:
1B.3:
4C.9:
8D.4:
4、将一定质量的镁和铝的混合物投入100mL盐酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加入NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与加入NaOH溶液的体积关系如右图所示。
若不考虑金属和盐酸反应时HCl的挥发,则下列说确的是()(双选)
A.镁和铝的总质量为9g
B.生成的氢气在标准状况下的体积为11.2L
C.盐酸的物质的量浓度为6mol/L
D.NaOH溶液的物质的量浓度为5mol/L
5、实验室将9g铝粉跟一定量的金属氧化物粉末混合形成铝热剂。
发生铝热反应之后,所得固体中含金属单质为18g,则该氧化物粉末可能是()(双选)
A.
B.
和
C.
D
和FeO
6、甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10mL0.1
溶液,两烧杯中都有沉淀生成。
下列判断正确的是()(双选)
A.甲中沉淀一定比乙中的多B.甲中沉淀可能比乙中的多
C.甲中沉淀一定比乙中的少D.甲中和乙中的沉淀可能一样多
7、已知Ba(AlO2)2可溶于水。
右图表示的是向A12(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:
A1(OH)3比BaSO4多
B.c-d时溶液中离子的物质的量:
AlO2-比Ba2+多
C.a-d时沉淀的物质的量:
BaSO4可能小于A1(OH)3
D.d-e时溶液中离子的物质的量:
Ba2+可能等于OH-
8、在MgCl2和AlCl2的混和溶液中滴加某浓度的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量和加入NaOH的物质的量的关系如右图:
其中纵坐标表示生成沉淀的物质的量,横坐标表示入NaOH的物质的量。
在以上过程中,n(Mg2+)/n(Al3+)的关系正确的是()(双选)
A.n1/(n2-n1)B.2n4/(n4-2n1)
C.3n1/(n3-2n1)D.(2n3-2n4)/(n4-n3)
9、将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中,生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为
1、A
2、C(B选项中,因为氯化铝水解生成了HCl,加热过程中HCl挥发,促进水解,蒸干后是氢氧化铝,灼烧后为氧化铝,Be可以类推。
但是C选项中,因为偏铝酸钠水解产生的是氢氧化钠和氢氧化铝,两个都不是挥发性物质,水解是微弱的,所以蒸干、灼烧后仍为偏铝酸钠,Be可以类推。
)
3、B4、AD5、AD6、BD7、B8、AC9、C
六、课后作业
1、两种金属混合粉末15g,与足量的盐酸反应时生成11.2L氢气(标准状况),符合上述情况的金属混合物的是()(双选)
A.Mg和AlB.Mg和AgC.Al和ZnD.Fe和Zn
2、向100mL2mol·
L-的AlCl3溶液中,逐滴加入NaOH溶液100mL时产生沉淀为7.8g,则加入NaOH溶液的物质的量浓度是()(双选)
A.1mol·
L-1B.1.5mol·
L-1C.3mol·
L-1D.7mol·
L-1
3、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
4、在Al2(SO4)3、K2SO4和明矾的混合液中,如果SO42-的物质的量浓度为0.2mol·
L-1,当加入等体积的0.2mol·
L-1的KOH溶液时,生成的沉淀恰好溶解,则原混合物中K+的物质的量浓度是()
A.0.2mol·
L-1B.0.25mol·
L-1C.0.225mol·
L-1D.0.45mol·
5、在Al2(SO4)3和MgSO4的混合液中滴加NaOH溶液,生成沉淀的量与滴入NaOH溶液的体积关系如右图所示,则原溶液中Al2(SO4)3和MgSO4的物质的量之比为()
A.1:
2B.3:
1C.3:
2D.2:
1
6、下列各组物质混合之后,可生成amol沉淀的是()
A.含amolNaAlO2溶液与amolCO2气体
B.含amolNaAlO2溶液与amolAlCl3溶液
C.含amolAlCl3溶液与2amolBa(OH)2溶液
D.含amolAlCl3溶液与amolNaOH溶液
7、实验室用Al2(SO4)3制取Al(OH)3,最合适的试剂是()
A.NaOHB.H2SO4C.NH3·
H2OD.KOH
1、BC2、CD3、C4、B5、A6、A7、C