高中化学第三章非金属及其化合物重难点十有关Al(OH)3沉淀的图像分析及有关计算(含解析)新人教版.pdf

重难点十有关 Al （OH ）3 沉淀的图像分析及有关计算 【要点解读】 1、有关 Al(OH)3沉淀图像 操 作 NaOH溶液 逐滴 加入 AlCl3溶液 AlCl3溶液 逐滴 加入 NaOH 溶液 现 象 立即产生白色沉淀渐多最多渐少 消失 反 应 Al 33OH =Al(OH)3 Al(OH)3OH =AlO 2- 2H2O H AlO 2 - H 2O =Al(OH)3 Al(OH)33H =Al33H 2O 图 像 解 释 xn(OH )/n(Al 3) 当 0x3 时，随着 x 的增大，沉淀的 量逐渐增多 当 x3 时，沉淀的量最多 当 3x4 时，随着 x 的增大，沉淀的 量逐渐减小至0 xn(H )/n(AlO 2 -) 当 0x1 时，随着 x 的增大，沉淀 的量逐渐增多 当 x1 时，沉淀的量最多 当 1x4 时，随着 x 的增大，沉淀 的量逐渐减小至0 2、滴加过程中铝元素存在形式的分析 （1）向 1 L 1 mol ·L 1 的 AlCl3溶液中滴加NaOH 溶液： （2）向 1 L 1 mol ·L 1 的 NaAlO2溶液中滴加稀盐酸： 【重难点指数】 【重难点考向一】体现Al ( OH)3两性的图像分析 【例 1】向用HCl 酸化过的AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液，图中能正确表示这个反应的是 ( ) 【答案】 D 【重难点点睛】 有关 Al(OH)3图像的解题关键 （ 1）“一看” ( 图像 ) 看面：弄清横、纵坐标轴及坐标含义。 看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。 看点：弄清曲线上点的含义、特殊点，如曲线的起点、交点、拐点、最高点、最低点等。 看量的变化：滴加的顺序及用量，加入酸或碱能否溶解Al(OH)3，多种沉淀产生时，仔细分析 相关量。 看是否要作辅助线。 （ 2）“二想”：联想所涉及的化学方程式。 （ 3）“三判”：通过分析，巧用规律( 定量反应关系 ) ，作出正确判断。 【重难点考向二】有关氢氧化铝沉淀溶解图像的计算 【例 2】 常温下，将一定量的钠铝合金置于水中，合金全部溶解， 得到 20mL的溶液含 NaOH 1mol/L ， 然后滴加1mol/L 的盐酸， 测得生成沉淀的质量与消耗盐酸的体积关系如图所示，则下列说 法正确的是 ( ) A原合金质量为0.92g B图中 V2的值为 60 C图中 m的值为 1.56 D产生氢气的体积为896mL(标准状况下 ) 【答案】 C 【解析】由图象可知，向合金溶解后的溶液中加盐酸，先发生NaOH+HCl NaCl+H2O ， 后发生 NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3，最后发生Al(OH)3+3HClAlCl 3+3H2O，合金溶 解后剩余的氢氧化钠的物质的量为0.02L×1mol/L=0.02mol ， 由 NaOH+HCl NaCl+H2O ， 0.02mol 0.02mol 则 V1为=0.02L=20mL， 生成沉淀时消耗的盐酸为40mL-20mL=20mL ，其物质的量为由0.02L×1mol/L=0.02mol ， 由 NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH)3， 0.02mol 0.02mol 0.02mol A由钠元素及铝元素守恒可知，合金的质量为 0. 04mol×23g/mol+0.02mol ×27g/mol=1.46g ，故A错误； B由 Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O可知，溶解沉淀需要0.06molHCl ，其体积为60mL ，则 V2为 40mL+60mL=100mL ，故 B错误； C由上述计算可知，生成沉淀为0.02mol ，其质量为 0.02mol×78g/mol=1.56g，故C正确；D 由2Na+2H2O 2NaOH+H 2、 2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2， 生 成 氢 气 的 物 质 的 量 为0.02mol+0.03mol=0.05mol， 其 标 况 下 的 体 积 为 0.05mol×22.4L/mol=1.12L ，故D错误；故选C。 【名师点睛】明确发生的化学反应及反应与图象的对应关系是解答本题的关键，钠铝合金置于 水中，合金 全部溶解，发生2Na+2H2O 2NaOH+H2、 2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2，加盐酸时发生 NaOH+HCl NaCl+H2O、NaAlO2+HCl+H2O NaCl+Al(OH) 3、Al(OH)3+3HClAlCl3+3H2O，再结合 图象中 加入 40mL盐酸生成的沉淀最多时溶液中只存在Na +和 Cl- ，利用电荷守恒和原子守恒来解题。 【趁热打铁】 1向 MgSO 4和 Al2(SO4)3的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液下列图象中，能正确表示上述反 应的是 ( 横坐标表示加入NaOH 溶液的体积，纵坐标表示反应生成沉淀的质量)( ) 【答案】 D 2将一定质量的镁和铝混合物投入200mL硫酸中，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n 与加入 NaOH 溶液的体积V的变化如图所示 则下列说法不正 确的是 ( ) A镁和铝的总质量为9 g B最初 20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸 C硫酸的物质的量浓度为2.5 mol?L -1 D生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L 【答案】 D 【解析】由图象可知，从开始至加入NaOH溶液 20mL ，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解 Mg 、Al 后 硫酸有剩余，此时发生的反应为：H2SO4+2NaOH=Na 2SO4+2H2O 当 V(NaOH溶液 )=200mL 时，沉 淀量最大， 此时为 Mg(OH)2和 Al(OH)3， 二者物质的量之和为0.35mol ， 溶液中溶质为Na2SO4， 根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4) 等于 200mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH)的 1/2 从 200mL 到 240mL ，NaOH溶解 Al(OH)3 ：NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，当 V(NaOH溶液 )=240mL 时，沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2，物质的量为0.15mol ，所以沉淀量最大，Mg(OH)2 为 0.15mol ， Al(OH)3为 0.35mol-0.15mol=0.2mol， 由于从 200mL到 240mL ， NaOH 溶解 Al(OH)3 ： NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O ，所以该阶段消耗n(NaOH)=nAl(OH)3=0.2mol ，氢氧化钠的浓度 为=5mol/L； A 由 元 素 守 恒 可 知n(Al)=nAl(OH)3=0.2mol， n(Mg)=nMg(OH)2=0.15mol ，所以镁和铝的总质量为 0.2mol×27g/mol+0.15mol ×24g/mol=9g，故A正确； B由图象可知，从开始至加入NaOH 溶液 20mL ，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg 、Al 后硫酸有剩余，此时发生的反应 为： H2SO4+2NaOH=Na 2SO4+2H2O ，故 B 正确； C沉淀量最大，此时为Mg(OH)2和 Al(OH)3，溶液中 溶质为 Na2SO4， 根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4) 等于 200mL氢氧化钠溶液中含有的n(NaOH) 的1/2倍 ， 所 以n(Na2SO4)=1/2 ×0.2L×5mol/L=0.5mol， 所 以 硫 酸 的 浓 度 为 =2.5mol/L ，故 C 正确； D由 A 中可知n(Al)=0.2mol，n(Mg)=0.15mol ，根据电子 转移守恒可知 2n(H2)=3n(Al)+2n(Mg)=3 ×0.2mol+2×0.15mol=0.9mol ，所以n(H2)=0.45mol ，故氢气体积 为 0.45mol×22.4mol/L=10.08L ，故D错误；故选D。 3某实验小组对一含有Al 3+的未知溶液进行了如下分析： （1）滴入少量氢氧化钠，无明显变化； （2）继续滴加NaOH 溶液，有白色沉淀； （3）滴入过量的氢氧化钠，白色沉淀明显减少实验小组经定量分析，得出如图所示沉淀 与滴入氢氧化钠体积的关系下列说法错误的是( ) A该未知溶液中至少含有3 种阳离子 B滴加的NaOH溶液的物质的量浓度为5mol?L -1 C若另一种离子为二价阳离子，则a=10 D若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧，其质量一定为6g 【答案】 D 【解析】 A实验过程分析滴入氢氧化钠无沉淀，说明含有H +，继续滴入氢氧化钠溶液生成白色 沉淀说明 一定生成氢氧化铝沉淀，说明溶液中含有Al 3+，加入过量的氢氧化钠溶液沉淀减少， 图象分 析说明溶液中除了铝离子，应还有另一种金属阳离子，该未知溶液中至少含有3 种阳离子， 故 A正确； B依据图象分析溶解的氢氧化铝物质的量为0.20mol-0.15mol=0.05mol，消耗 氢氧化钠溶液体积 =110ml-100ml=10ml ，氢氧化钠的浓度=5mol/L ，故B 正确； C 若另一种阳离子 为二价金属阳离子，生成氢氧化铝最大沉淀量0.05mol ，二价金属物质的量为0.15mol ，开 始消耗氢氧化钠体积为aml，消耗氢氧化钠物质的量为 0.05mol×3+0.15mol×2+a×10 -3 L×5mol/L=0.1L ×5mol/L， a=10，故 C正确； D最后得到 的沉淀不能确定其成分，所以不能计算灼烧后得到的氧化物的质量，故D错误；故选D。 4如图所示， m表示溶液中生成沉淀的物质的量，n 表示溶液中加入物质的量下列反应中， 能按照如图曲线进行的是( ) A往 Ca(OH)2和 KOH的混合溶液中通入CO2 B往 AlCl3和 NH4Cl 的混合溶液中加NaOH 溶液 C往 Al2(SO4)3和 (NH4)2SO4的混合溶液中加Ba(OH)2溶液 D往 NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH 溶液 【答案】 A 5将一定质量的镁铝合金投入100mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金全部溶解， 向所得溶液 中滴加 5mol/L NaOH 溶液至过量， 生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积的关系如图 所示； （1）当沉淀达到最大值时，Al(OH)3的质量； （2）原合金中Mg的质量； （3）盐酸的物质的量浓度。 【答案】（ 1）2.9g （2） 2.4g （3）4mol/L 【解析】从图中横坐标可以看出，加入10mL的氢氧化钠溶液时，没有产生沉淀，此段是盐酸与 氢氧化钠发生中和反应； 当氢氧化钠继续加入时，沉淀不断增加，沉淀为氢氧化镁和氢氧化铝，直到沉淀最大值； 加入 10mL氢氧化钠溶液后继续滴加氢氧化钠溶液，则氢氧化铝参与反应，生成偏铝酸钠， 故 5.8g 沉淀是氢氧化镁，(9.7-5.8)g=3.9g为氢氧化铝的质量； （1）氢氧化镁沉淀的质量为5.8g ，氢氧化铝沉淀的质量为：(9.7-5.8)g=3.9g， 答：当沉淀达到最大值时，Al(OH)3的质量为3.9g ； （ 2 ） 根 据 守 恒 法 可 知 ， n(Mg)=n(Mg(OH)2)=0.1mol ， 故 镁 的 质 量 为 ： 0.1mol×24g/mol=2.4g ， 答：原合金中Mg的质量为2.4g ； （ 3 ） 当 氢 氧 化 钠 加 入 量 为80mL 时 ， 溶 质 均 为NaCl ， 根 据 守 恒 法 可 知 ， n(HCl)=n(Cl -)=n(NaOH)=0.08L×5mol/L=0.4mol ， 则该盐酸的物质的量浓度为：c(HCl)=4mol/L ， 答：盐酸的物质的量浓度为4mol/L 。