03 金属及其化合物金属及其化合物 第9讲 镁、铝及其化合物 考点三 用数形结合思想理解“铝三角” 李仕才 知 识 梳 理 1. 写出上述各步转化的离子方程式写出上述各步转化的离子方程式 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2与与 Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析沉淀生成有关的图像分析 (1)AlCl3溶液与碱溶液反应的图像溶液与碱溶液反应的图像 (从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程从上述转化关系中选择符合图像变化的离子方程式，下同式，下同) 操作操作 AlCl3溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入NaOH 溶液中逐滴加溶液中逐滴加向向 AlCl3溶液中逐溶液中逐NaOH 溶液至过量溶液至过量 入入 AlCl3溶液至过量溶液至过量 滴加入氨水至过量滴加入氨水至过量 现象现象 _ _ _ 操作操作 AlCl3溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入NaOH 溶液中逐滴加溶液中逐滴加向向 AlCl3溶液中逐溶液中逐NaOH 溶液至过量溶液至过量 入入 AlCl3溶液至过量溶液至过量 滴加入氨水至过量滴加入氨水至过量 图像图像 方程式方程式 序号序号 AB：_ BC：_ AB：_ AB： _( 填填 1 中序中序号，下同号，下同) BD：_ (2)NaAlO2溶液与酸反应的图像溶液与酸反应的图像 操作操作 NaAlO2溶液中逐滴溶液中逐滴稀盐酸中逐滴加入稀盐酸中逐滴加入加入稀盐酸至过量加入稀盐酸至过量 NaAlO2溶液至过量溶液至过量 _ _ 向向 NaAlO2溶液中通溶液中通入入 CO2至过量至过量 _ 现象现象 图像图像 方程式方程式 序号序号 AB：_ BC：_ AB：_ AB：_ BC：_ 答案答案 1Al3NH3H2O=Al(OH)33NH4 Al3OH =Al(OH)3 Al3AlO26H2O=4Al(OH)3 Al(OH)3OH =AlO22H2O Al4OH =AlO22H2O AlO2CO22H2O=Al(OH)3HCO3 或或22AlO2CO23H2O=2Al(OH)3CO3 3333AlO2H H2O=Al(OH)3 Al(OH)33H =Al 3H2O AlO24H =Al 2H2O 2(1)立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失 无沉淀无沉淀(有但即溶有但即溶)出现沉淀出现沉淀渐多渐多最多最多沉淀不消失沉淀不消失 立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多不消失不消失 (2)立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多渐少渐少消失消失 无沉淀无沉淀出现沉淀出现沉淀渐多渐多最多最多沉淀不消失沉淀不消失 立即产生白色沉淀立即产生白色沉淀渐多渐多最多最多不消失不消失 33基 础 自 测 1下列各项操作中，下列各项操作中，能出现能出现“先产生沉淀，先产生沉淀， 然后沉淀又溶解然后沉淀又溶解”现象的是现象的是 _ 。 向饱和碳酸钠溶液中通入过量的向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2 向向 NaAlO2溶液中逐滴加入过量的稀盐酸溶液中逐滴加入过量的稀盐酸 向向 AlCl3溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液溶液中逐滴加入过量稀氢氧化钠溶液 向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸向硅酸钠溶液中逐滴加入过量的盐酸 解析：解析： 中中Na2CO3与与CO2、 H2O反应生成反应生成 NaHCO3， 由于由于 Na2CO3的溶解度比的溶解度比 NaHCO3的大，因而只会产生沉淀；的大，因而只会产生沉淀；NaAlO2溶液中加入稀盐酸，开始时产生白色沉淀溶液中加入稀盐酸，开始时产生白色沉淀 Al(OH)3，当盐酸过量时，当盐酸过量时，Al(OH)3又溶于盐酸；又溶于盐酸；向向 AlCl3溶液中加入溶液中加入 NaOH 溶液，开始时产生白溶液，开始时产生白色沉淀色沉淀 Al(OH)3，当，当 NaOH 过量时，过量时，Al(OH)3又溶于又溶于 NaOH；只会生成只会生成 H2SiO3沉淀。沉淀。 答案：答案： 2按要求画出图像。按要求画出图像。 (1)向向 MgCl2、AlCl3溶液中溶液中(假设各假设各 1 mol)，逐滴加入，逐滴加入 NaOH 溶液，画出沉淀的物质溶液，画出沉淀的物质的量随的量随 NaOH 溶液体积变化的图像。溶液体积变化的图像。 (2)向向 HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl 溶液中溶液中(假设各假设各 1 mol) ，逐滴加入，逐滴加入 NaOH 溶液，画溶液，画出沉淀的物质的量随出沉淀的物质的量随 NaOH 溶液体积变化的图像。溶液体积变化的图像。 (3)向向 NaOH、NaAlO2溶液中溶液中(假设各假设各 1 mol)，逐滴加入，逐滴加入 HCl 溶液，画出沉淀的物质溶液，画出沉淀的物质的量随的量随 HCl 溶液体积变化的图像。溶液体积变化的图像。 (4)向向 NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中溶液中(假设各假设各 1 mol) ，逐滴加入，逐滴加入 HCl 溶液，画出沉溶液，画出沉淀的物质的量随盐酸溶液体积变化的图像。淀的物质的量随盐酸溶液体积变化的图像。 答案：答案：(1) (2) (3) (4) 考向探究 好题冲关 Al考向考向 1 、AlO2形成形成 Al(OH)3图像的综合分析图像的综合分析 3【例【例 1】 有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是有一块镁铝合金，其中镁与铝的质量比是89。加入足量稀。加入足量稀 H2SO4使其使其完全溶解后，完全溶解后，再加入再加入 NaOH 溶液，溶液，生成沉淀的质量随生成沉淀的质量随 NaOH 溶液体积变化的曲线如下图，溶液体积变化的曲线如下图，其中正确的是其中正确的是 ( ) 【解析】【解析】 镁与铝的质量比是镁与铝的质量比是 89，则物质的量之比是，则物质的量之比是 11，NaOH 溶液过量后溶液过量后Al(OH)3完全溶解，只有完全溶解，只有 Mg(OH)2，B 错；等物质的量的错；等物质的量的 Mg(OH)2与与 Al(OH)3的质量之的质量之1比是比是 5878，即剩余的，即剩余的 Mg(OH)2的质量小于沉淀最大质量的的质量小于沉淀最大质量的 ，排除，排除 C、D，故选，故选 A。 2 【答案】【答案】 A 总结总结提升：提升： 含含 Al的溶液与碱反应的先后顺序的溶液与碱反应的先后顺序 当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有当溶液中有多种离子时，要考虑离子之间的反应顺序，如向含有 H 、NH4、Mg、32Al的混合溶液中逐滴加入的混合溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，溶液，NaOH 先与先与 H 反应，反应，再与再与 Mg、Al反应生成反应生成沉淀，再与沉淀，再与 NH4反应，最后才溶解反应，最后才溶解 Al(OH)3沉淀。沉淀。 323 好题冲关好题冲关 1如图表示如图表示 AlCl3溶液与溶液与 NaOH 溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。下列判溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。下列判断错误的是断错误的是( ) A线表示线表示 Al的物质的量的变化的物质的量的变化 Bx 表示表示 AlCl3的物质的量的物质的量 C线表示线表示 Al(OH)3的物质的量的变化的物质的量的变化 D线表示线表示 AlO2的物质的量的变化的物质的量的变化 3 解析：解析：AlCl3溶液与溶液与 NaOH 溶液混合有两种方式：向溶液混合有两种方式：向 AlCl3溶液中缓慢滴加溶液中缓慢滴加 NaOH 溶溶液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的液，开始有沉淀生成，后沉淀溶解，且生成沉淀与沉淀溶解消耗的NaOH 的物质的量之的物质的量之比为比为 31， 显然符合题意，显然符合题意， 则则 x表示表示 NaOH 的物质的量，的物质的量， B 项错误；项错误； 另一种方式是向另一种方式是向 NaOH溶液中缓慢滴加溶液中缓慢滴加 AlCl3溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。溶液，开始没有沉淀，后有沉淀生成，与本题图示情况不符。 答案：答案：B 2(2018 年江西省宜春市高安二中高三上第一次月考年江西省宜春市高安二中高三上第一次月考)图像分析是化学研究的一种重图像分析是化学研究的一种重3223要的手段。某同学分析某无色透明溶液，已知其中可能含有要的手段。某同学分析某无色透明溶液，已知其中可能含有Fe、Mg、Cu、Al、NH4，加入淡黄色粉末，加入淡黄色粉末 (过氧化钠过氧化钠 )并加热，产生沉淀或气体的物质的量与淡黄色粉末的物并加热，产生沉淀或气体的物质的量与淡黄色粉末的物质的量关系如图所示质的量关系如图所示(假设产生的气体全部逸出假设产生的气体全部逸出)。请回答：。请回答： (1)根据图像所示，推测溶液中肯定有根据图像所示，推测溶液中肯定有 _ 离子。离子。(写化学式写化学式) (2)请写出曲线中过氧化钠物质的量在请写出曲线中过氧化钠物质的量在 0.30.35 mol时，粗的曲线出现下滑的现象，时，粗的曲线出现下滑的现象，请用两个离子反应方程式解释该过程请用两个离子反应方程式解释该过程 _ ， _。 (3)溶液中离子的物质的量之比为溶液中离子的物质的量之比为 _ 。 解析：解析：(1)无色溶液中不存在有色的无色溶液中不存在有色的 Fe 、Cu 离子；根据图像可知，加入过氧化钠离子；根据图像可知，加入过氧化钠32后生成沉淀逐渐增大，当加入后生成沉淀逐渐增大，当加入 0.3 mol过氧化钠后沉淀开始溶解，直至最后沉淀的质量不过氧化钠后沉淀开始溶解，直至最后沉淀的质量不变，说明原溶液中一定含有变，说明原溶液中一定含有 Mg、Al；根据气体的量，当加入；根据气体的量，当加入 0.3 mol过氧化钠时，理过氧化钠时，理论上会产生论上会产生 0.15 mol的氧气，此时生成气体共的氧气，此时生成气体共 0.25 mol ，所以会生成，所以会生成 0.1 mol的氨气，说的氨气，说明一定含有明一定含有 NH4，根据分析可知，原溶液中一定含有的离子为：，根据分析可知，原溶液中一定含有的离子为： Mg、Al、NH4； (2)过氧化钠物质的量在过氧化钠物质的量在 0.30.35 mol时，氢氧化镁和氢氧化钠不反应，但是氢氧化时，氢氧化镁和氢氧化钠不反应，但是氢氧化铝可以和氢氧化钠发生反应，铝可以和氢氧化钠发生反应，发生反应的离子方程式有：发生反应的离子方程式有：2Na2O22H2O=4Na 4OHO2；Al(OH)3OH =AlO22H2O； 2323 (3)加入过氧化钠与水反应，加入过氧化钠与水反应，2Na2O22H2O=4NaOHO2， 在在 0.30.35 mol这一这一3段内，共溶解氢氧化铝沉淀段内，共溶解氢氧化铝沉淀 0.1 mol，则根据，则根据 AlAl(OH)3AlO2，所以铝离子的物质，所以铝离子的物质的量是的量是 0.1 mol ，在，在 0.250.3 mol过氧化钠这一段，生成沉淀的量最大，是氢氧化镁和氢过氧化钠这一段，生成沉淀的量最大，是氢氧化镁和氢氧化铝的混合物，由氧化铝的混合物，由00.25 mol 可推知含有的氢氧化镁也是可推知含有的氢氧化镁也是0.1 mol，根据，根据 MgMg(OH)2，所以镁离子的物质的量是所以镁离子的物质的量是 0.1 mol ，根据气体的量，根据气体的量，当加入当加入 0.3 mol过氧化钠过氧化钠时，理论上会产生时，理论上会产生 0.15 mol的氧气，此时生成气体共的氧气，此时生成气体共 0.25 mol ，所以会生成，所以会生成 0.1 mol的氨的氨气，气，根据根据 NH4NH3， 铵根离子的物质的量为铵根离子的物质的量为 0.1 mol ， 根据分析可知溶液中存在：根据分析可知溶液中存在：0.1 mol Mg、0.1 mol NH4、0.1 mol Al ，三种离子的物质的量之比三种离子的物质的量之比 0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol111。 223 答案：答案：(1)Mg、Al、NH4 (2)2Na2O22H2O=4Na 4OH O2 Al(OH)3OH =AlO22H2O (3)111 23 考向考向 2 Al形成形成 Al(OH)3的简单计算的简单计算 【例【例 2】 (2018年甘肃省平凉市一中年甘肃省平凉市一中 )如图表示向某溶液中滴加如图表示向某溶液中滴加 Ba(OH)2溶液时，沉溶液时，沉3淀的物质的量随淀的物质的量随 Ba(OH)2的物质的量的变化关系。该溶液的成分可能是的物质的量的变化关系。该溶液的成分可能是 ( ) AMgSO4 BAl2(SO4)3 CFeSO4 DNaAlO2 【解析】【解析】 A氢氧化镁沉淀不溶于氢氧化钡溶液，沉淀量达最大后，再加氢氧化钡氢氧化镁沉淀不溶于氢氧化钡溶液，沉淀量达最大后，再加氢氧化钡溶液，溶液， 沉淀量不变，沉淀量不变， 与图像曲线变化不符，与图像曲线变化不符，故故 A 错误；错误； B.由图可知溶解氢氧化铝需要由图可知溶解氢氧化铝需要 1 mol氢氧化钡，由氢氧化钡，由 Al(OH)3OH AlO22H2O 可知沉淀中可知沉淀中 Al(OH)3为为 2 mol，故，故 Al2(SO4)3为为 1 mol ，加入加入 3 mol氢氧化钡，氢氧化钡，可以生成硫酸钡可以生成硫酸钡 3 mol ，n(Al)n(OH )2 mol 6 mol13，发生反应，发生反应 Al3OH =Al(OH)3，可以得到，可以得到 2 mol Al(OH)3，沉淀为，沉淀为 3 mol2 mol 5 mol ，故，故 B正确；正确；C.FeSO4与氢氧化钡溶液反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁与氢氧化钡溶液反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不溶于氢氧化钡，不溶于氢氧化钡，则沉淀量达最大后，则沉淀量达最大后，再加氢氧化钡溶液，再加氢氧化钡溶液，沉淀的量不变，沉淀的量不变，与图像不一致，与图像不一致，故故 C 错误；错误；D.NaAlO2不与氢氧化钡溶液发生反应，则不会产生沉淀，故不与氢氧化钡溶液发生反应，则不会产生沉淀，故 D 错误。错误。 33【答案】【答案】 B 好题冲关好题冲关 3 (2018年河北省邯郸市大名县一中高三上第二次月考年河北省邯郸市大名县一中高三上第二次月考)向向 100 mL 0.1mol/L AlCl3 溶溶液中，加入液中，加入 c mol/L NaOH 溶液溶液 100 mL后，再滴加后，再滴加 1 mol/L 盐酸，滴加盐酸的体积与生盐酸，滴加盐酸的体积与生成沉淀的质量关系如图所示，则加入的成沉淀的质量关系如图所示，则加入的 NaOH 溶液的浓度为溶液的浓度为( ) A0.25 mol/L B0.5 mol/L C2 mol/L D1 mol/L 解析：解析：分析图像知向分析图像知向 100 mL 0.1 mol/L AlCl3溶液中加入溶液中加入 c mol/L NaOH溶液溶液 100 mL所得的混合液中滴加所得的混合液中滴加1 mol/L 盐酸发生的反应依次为盐酸发生的反应依次为HClNaOH=H2ONaCl、NaAlO2HClH2O=NaClAl(OH)3、Al(OH)33HCl=AlCl33H2O，沉淀达最，沉淀达最大值时，大值时，消耗盐酸的体积为消耗盐酸的体积为 20 mL，所得溶液为氯化钠溶液，所得溶液为氯化钠溶液，根据电荷守恒知加入根据电荷守恒知加入 NaOH的物质的量为：的物质的量为： n(NaOH)n(Na )n(Cl )0.1 L0.1 mol/L 30.02 L1 mol/L0.05 mol，c(NaOH)n(NaOH)/VNaOH(aq)0.05 mol 0.1 L0.5 mol/L ，选，选 B。 答案：答案：B 4(2018年黑龙江大庆实验中学开学考试年黑龙江大庆实验中学开学考试 )向向 10 mL 0.2 mol/L 的氯化铝溶液中逐滴的氯化铝溶液中逐滴加入未知浓度的氢氧化钡溶液，测得加入加入未知浓度的氢氧化钡溶液，测得加入 15 mL 和加入和加入 45 mL 时，所得沉淀一样多。时，所得沉淀一样多。则原氢氧化钡溶液的浓度为则原氢氧化钡溶液的浓度为 ( ) A0.03 mol/L B0.16 mol/L C0.08 mol/L D0.04 mol/L 解析：解析：n(AlCl3)0.2 mol/L0.01 L0.002 mol ， 设氢氧化钡的物质的量浓度为设氢氧化钡的物质的量浓度为 x， 2AlCl33Ba(OH)2=2Al(OH)33BaCl2 2 3 2 0.015x 0.01x 根据铝原子守恒知，当完全转化为氢氧化铝沉淀时，根据铝原子守恒知，当完全转化为氢氧化铝沉淀时， nAl(OH)3n(AlCl3)0.002 mol ， 根据根据 2AlCl33Ba(OH)2=2Al(OH)33BaCl2知，知， 完全沉淀时需要完全沉淀时需要 nBa(OH)20.002 mol 230.003 mol ， 根据题意知，与氢氧化铝反应的氢氧化钡的物质的量根据题意知，与氢氧化铝反应的氢氧化钡的物质的量nBa(OH)2(0.045x0.003) mol， 根据根据 2Al(OH)3Ba(OH)2=Ba(AlO2)24H2O 可知，可知， 生成偏铝酸钡需要生成偏铝酸钡需要 nAl(OH)32nBa(OH)2 2(0.045 x0.003) mol ， 根据铝原子守恒得剩余根据铝原子守恒得剩余 nAl(OH)30.002 mol 2(0.045 x0.003) mol ， 测得滴加测得滴加 15 mL与滴加与滴加 45 mL所得沉淀同样多，所得沉淀同样多， 所以所以 0.01x mol0.002 mol 2(0.045 x0.003) mol ， 解得解得 x0.08 mol/L ，故选，故选 C。 答案：答案：C