铝三角及其图像

Al3+AlO2AlAl2O3Al(OH)3铝及其重要化合物之间的转化②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑾⑿⒀①①②③④⑥⑦⑤4Al＋3O2===2Al2O3点燃2Al2O3=4Al＋3O2↑电解2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑2Al+6H+=2Al3++3H2↑2Al(OH)3=Al2O3+3H2O△Al2O3+6H+=2Al3++3H2OAl2O3+2OH-+=2AlO2-+H2O⑩⑾⑨⑧⑿Al3++3OH-=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2OAl(OH)3+OH-=AlO2-+2H2OAlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓Al3++4OH-=AlO2-+2H2O(13)AlO2-+4H+=Al3++2H2O3．“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①利用Al能溶于强碱溶液，分离Al与其他金属的混合物。②利用Al2O3能与强碱反应，分离Al2O3与其他金属氧化物。③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+、Mg2+、Al3+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(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－)＝3n[Al(OH)3]若碱过量：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(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，n[Al(OH)3]＝1∕3n(OH－)当3n(Al3＋)n(OH－)4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3)]＝0，无沉淀(3)．可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应后Al元素存在形态在50mLbmol·L－1的AlCl3溶液中加入50mLamol/LNaOH溶液。(1)、当a≤3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。(2)、当a、b满足________条件时，无沉淀产生。(3)、当a、b满足________条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此时Al(OH)3的质量为________g。例3【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：①AlCl3＋3NaOH=Al(OH)3↓＋3NaCl，②AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O。据此可以看出：(1)、当a≤3b时只发生反应①，此时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于NaOH。n[Al(OH)3]＝n(NaOH)/3。所以答案为：0.05a/3mol。(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)≤1∶4，即a∶b≥4∶1，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①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②中AlCl3物质的量为y，NaOH的物质的量为4y。有x+y=0.05bmol和3x+4y=0.05ampl∴x＝(0.2b－0.05a)mol＝0.05(4b－a)mol故m[Al(OH)3]＝78g·mol－1×0.05(4b－a)mol＝3.9(4b－a)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－)＝0.05amol－0.05×3bmoln[Al(OH)3]＝n(Al3＋)总－n(AlO2—)＝0.05bmol－(0.05amol－0.15bmol)＝(0.2b－0.05a)mol＝0.05(4b－a)molm[Al(OH)3]＝78g·mol－1×0.05(4b－a)mol＝3.9(4b－a)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20mL2mol/L的AlCl3溶液中，加入30mL烧碱溶液，充分以应后，得0.78g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：Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ab？知Al3＋和OH－，求Al(OH)3a？b知Al3＋和Al(OH)3，求OH－？ba知OH－和Al(OH)3，求Al3＋本题属于第二种类型【答案】1mol·L－1或5mol·L－1【解析】(1)、设Al3＋过量(一般Al3＋过量最易求解)Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓3mol78g(2)、设OH－过量，按反应历程求解①、设Al3＋完全反应时消耗xmolNaOH，生成yg沉淀。则∴c＝1mol·L－10.030L·c0.78g②、设溶解(3.12－0.78)gAl(OH)3消耗nmolNaOH，则Al(OH)3＋OH－=AlO2—＋2H2O78g1mol(3.12－0.78)gnAl3＋＋3OH－=Al(OH)3↓1mol3mol78g0.04molxy∴x＝0.12moly＝3.12g∴n＝0.03mol答：烧碱溶液的物质的量浓度是1mol·L－1或5mol·L－1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—=AlO2—+2H2On(NaOH)n[Al(OH)3]↓12341“铝三角”转化的图像问题02.往NaOH溶液中加入AlCl3溶液至过量Al3++4OH—=AlO2—+2H2OAl3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓12344n[Al(OH)3]↓n(AlCl3)03.往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O12341n[Al(OH)3]↓n(HCl)4.往稀盐酸溶液中加入NaAlO2至过量n(NaAlO-2)12344n[Al(OH)3]↓AlO2—+4H+=Al3++2H2OAl3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓n(HCl)11234n[Al(OH)3]↓55.往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至过量OH—+H+=H2OAlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O6.往AlCl3溶液中滴加入氨水至过量12301n[Al(OH)3]↓n(NH3.H2O)Al3++3NH3.H2O=Al(OH)3↓+3NH4+7.往AlCl3溶液中加入NaAlO2溶液12304n[Al(OH)3]↓n(NaAlO2)Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓12304n[Al(OH)3]↓n(AlCl3)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)102或1n[Al(OH)3]↓n(CO2)2AlO2—+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32—或AlO2—+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3—10.往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至过量Al3++3OH—=Al(OH)3↓Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2OOH—+H+=H2On(NaOH)1n[Al(OH)3]↓1234511.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—+2H2OOH—+H+=H2OMg2++2OH—=Mg(OH)2↓n(NaOH)12342n[沉淀]165712.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++3H2OOH—+H+=H2On(HCl)12342n[沉淀]1657Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O将一定质量的镁、铝合金投入一定浓度的100mL盐酸中，使合金全部溶解，向所得溶液中滴加5.00mol·L－1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。例4【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20mL。(2)、当沉淀质量不变时，此时沉淀(11.6g)只有Mg(OH)2，则沉淀达到最大量时，Al(OH)3的质量为(19.4－11.6)g，沉淀减少的过程中，消耗的NaOH溶液用于溶解Al(OH)3。(1)、由题意可知m[Al(OH)3]=(19.4—11.6)g=7.8g，m[Mg(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——————NaOH0.800mol0.16L×5.00mol/L∴c(HCl)=n/V=0.800mol/0.10L=8.00mol/L(1)36%(2)8.00mol·L－1【练习】1．有Mg、Al粉末10.2g，将它溶于500mL4mol·L－1的盐酸中，要使得到的沉淀最多，则加入2mol·L－1的NaOH溶液的体积为A．1000mLB．500mLC．100mLD．1500mLA2.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.3mLB.7.5mLC.15mLD.17.5mLB【析解】因n(AlCl3)=0.03moln(Al(OH)3)=0.01mol，可知有两种可能：①NaOH不足或②NaOH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)=7.5mL当碱过量时，V(NaOH)=(0.03×3+0.02)/4L=0.0275L=27.5mL3.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.AlB.Al(OH)3C.AlCl3D.Al2O3A【析解】根据反应有物质的量关系A:1molAl——1molNaOH；B：1molAl(OH)3——3molNaOHC:1molAlCl3——4molNaOH；D：1molAl2O3——2molNaOH若消耗4molNaOH，需m(Al)=4×27g=108g；需m[Al(OH)3]=4×78g=312g；需m(AlCl3)=1×135.5g=136.5g；需m(Al2O3)=2×102g=204g；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3:2B.质量之比为3:2C.摩尔质量之比为2:3D.反应速率之比为2:3A【析解】反应方程式为Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑，