典型例題分析報告鋁的重要化合物

1、典型例題分析【例1】用含少量鎂的鋁片制取純凈的氫氧化鋁，下述操作步驟中最恰當 的組合是加鹽酸溶解，加燒堿溶液溶解，過濾，通過過量CO生成AI(OH)3 沉淀，加入鹽酸生成 AI(OH)3沉淀，加入過量燒堿溶液生成 AI(OH)3沉淀。A.B CD 分析：本題是考查Al、AI(OH)3既能與酸又能與強堿溶液反應的實際題。在 分析中要注意步驟，加入過量燒堿將使Al 3+W化為AIO2-，因此是不能生成AI(OH)3沉淀的：A1(OHJs+OH_ =A1O- + 2H2O這樣就淘汰選項A.和B.;選項D.、C兩種方案都利用鎂不溶于強堿溶 液，而鋁溶于強堿溶液的性質(zhì)，通過、步驟經(jīng)過濾除去雜質(zhì)鎂，然后利

2、用偏 鋁酸是比碳酸還弱的酸的性質(zhì)，分別用鹽酸、碳酸(通CO)把AI(OH)3沉淀出來。按理，兩種方案都可行，但鹽酸能進一步溶解AI(OH)3:AI(OH)3+3H=AI3+3IHO而AI(OH)3不溶于碳酸這種弱酸，另外 CO比鹽酸經(jīng)濟得多，也就是說選項 C.可以既經(jīng)濟又最大限度地得到產(chǎn)品，所以是最恰當?shù)慕M合。解題方法為分析 比較法。在某些最佳選擇題中，往往給出2個或2個以上具有類似性的可選項，此時 必須從兩者差別中進行分析比較，才能得出正確結(jié)論。答案：Co【例2】金屬鉀、鋁共0.05mol，放入過量的水中加熱后變成透明溶液，共 放出H784mL(標準狀況)，則鉀、鋁物質(zhì)的量之比是A. 4 :

3、 1 B. 1 : 4 C. 1 : 2 D. 2 ：1分析：鉀、鋁與水的反應如下2K+2H>O=2KC+H> T2AJ+6H2O=2A1(OH)3 I +3H3 t+KOHAI(OH) 3=KAIO+2HO(或 2AI+2KOH2HO=2KAIO+3H T)則ImolK、Al、混合金屬與HO反應生成H2的物質(zhì)的量是2KH2 2AI 3H22mol1moI 2moI3moI1moI 0.5 1moI 1.5moI混合金屬nH20.05moI 0.784 /22.4=0.035mol1moI 0.7根據(jù)產(chǎn)生H2物質(zhì)的量，求K、AI物質(zhì)的量之比得 nk : nAl=0.8 : 0.2=

4、4 ：1解題方法為十字交叉法。C.T答案：A【例3】在0.2mol / L的AICZ溶液100mL中，如果要得到1.17g沉淀，則 需加入0.5mol / L的NaOH溶液多少毫升？分析：AICI 3與NaOH反應時，當AICI3過量時，只生成AI(OH)3；當NaOHi 量時，AI(OH)3沉淀又會部分溶解，所以，此題應有兩種結(jié)果。答案：(解法一)(1) 當AICI3過量時，設需加入xmolNaOH溶液才能得到1.17gAI(OH) 3沉淀。Al3+ +3OH_ = aj(oh)3 13m olImol0.5 血° mol ' 0.015tnol解之得：x=90mL(2)

5、當NaOH過量時，設需加入ymLNaO溶液才能得到1.17gAI(OH)3沉淀0.0150 015X 30 015molA13+3OH_ = AJ(OH)3 Ilmol 3m ollmol78Al 柴 +4OH- =A1O2 +2H3Olmol 4m ol0.2 X 0.1-0.015=0.0050.005 X40.015X3+0.005X4o3由題知:11卿HR取大值二0-2 X100Tooo0.02(mol)1 17=0.015mol0.0153024VL =(3X 0.02X0.5X1000 = 90(mL)S = (0 06 + 0.02 X 扌)-0.5X 1000 = 130(mL

6、)【例4】用稀H2SQ、NaOH溶液和金屬鋁為原料制取 AI(OH)3,甲、乙、丙 三個學生制備途徑分別為甲；Al HsSC>4 ) A12(SO4)3>A1(OH)3乙:Al- N：<，H >NaA102 H-°4)A1(OH)3丙*t Al(0H)3ai_»Mai2(so4)3Al HaQH > NaAl 02若要得到等量的AI(OH)3，則:A.三者消耗的原料相等B 乙消耗的原料最少C甲消耗的原料多D 丙消耗的原料最少。分析：由于原料是Al、HSO、NaOH所以，設生成1molAI(OH)3，貝需Allmol,HSO4 |mol,NaOH

7、3mol需Almol1NaOHlmotHaSO< |mol131ai-|h2so4ai2(so4)3丙、TA1(OH 治333了 Al亍 N枝OH 才 NaAl O2因為：AI3+3AIO2-+6H2O=4AI(OH)；所以需Allmol, H2SO4 jmol, NaOHmoL故，甲消耗原料最多，丙消耗原料最少，答案為 c a【例5】將含有X+、丫2+、Z3+三種金屬離子的水溶液進行下列實驗:通 Ak2s過濾*黒色沉淀白色沉淀符合上述實驗現(xiàn)象的三種金屬離子是A. Ag+、CiT Al3+ B. Ag+、Mg+、Fe3+C. Ag+、Fe2+、Al3+ D. Ag+、Ba2+ Fe3+【

8、分析】第一步加入鹽酸產(chǎn)生白色沉淀，所以 X+為Ag+;第二步通入HS產(chǎn)生黑色沉 淀，所以丫2+為CiT;第三步加入過量氨水，所以 Z3+為Al 3+0答案：Ao【例6】向90mL0.1mol/L的AlCl 3溶液中，投入Ag金屬鈉，欲使最終無沉 淀生成，貝U A的最小值為A. 0.828 B . 1.242 C . 0.414 D . 0.621分析：由于將Na投入水溶液中，立即反應生成氫氧化鈉，則本題立即轉(zhuǎn)化為AlCl3 和NaOH的反應，欲使 WAI(OH=0,貝AI3+4OH=AIC2-+2HO所以：nNa=nOH=4nAI3+=4X 0.1 x 90x 10-3=0.036(mol)所

9、以：WNa=0.03X 23=0.828(g)答案：A【例7】在NaOH溶液中加入AlCl 3溶液中，得到沉淀的量(Y)與所加AlCl 3 溶液的體積(X)的函數(shù)圖象正確的是(A)分析：NaOH溶液中滴加AICI3溶液，與AICI3溶液中滴加NaOHl象不同：開始時，AI3+3OH=AI(OH)3 J稍一振蕩，沉淀馬上消失，因為：AI(OH)3+OH = AIO2-+2HO后來，當NaOH溶液全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳IO2-時，再滴加AICI3溶液時：3AIO2-+AI3+6HO=4AI(OH) J所以A. B.是錯誤的；答案在 C D中，究竟是C還是D.呢？我們再來 仔細分析以上兩個過程：第一過程：3A

10、I3+12OH=3AlO-+6HO (1)第二過程：3AIO2-+AI3+4HO=4AI(OH) J ( 2)由(1) (2)式可知，第一過程要將12moIOH全部轉(zhuǎn)化成AIO2-需3molA13+, 而第二個過程要將第一過程生成的 3molAIO2-轉(zhuǎn)化成AI(OH)3只需ImoIAI3+，故橫 坐標x應是3 ： 1,故C是正確的。答案：C.【例8】有一無色透明的溶液做如下實驗：(1) 取少量溶液滴加鹽酸酸化的 BaCb溶液，有白色沉淀生成。(2) 另取部分溶液加入NaO，有無色無味氣體放出且有白色沉淀生成，加 入NqQ的量與生成沉淀的量的關(guān)系如圖所示：生成沉淀質(zhì)量最多時，需NaOH溶液mL

11、試問:OSMg32611C等離子中一定存在的離子是 ;可能存在的離子是; 一定不存在的離子是0(2) 上述溶液至少由 等物質(zhì)混合成。分析：(1)因為加入用鹽酸酸化的BaCb溶液有白色沉淀生成，一定含有SO,不能判斷是否有CO歹離子；加入NgO?生成的無氣味氣體是氧氣，所以一定不存在NH+離子；溶液為無色透明說明沒有 CiT Fe3+;溶液 中加入NaO有NaOH生成，隨著NaO2加入量的增加，白色沉淀增加，但再加入 N&Q沉淀量反而減少，說明一定含有 Al3+，沉淀減少到一定量后就不再減少，說 明含有Mg+離子。有Al 3+離子存在則不能含有8孑離子，所以一定存在的離子是Mg牛AJ玖S

12、O-;可能存在的離子是K*和Nd _定不存在的是(2)至少由硫酸鎂和硫酸鋁混合而成。答案：見分析【例9】現(xiàn)有O.lmol /L的AlCl3溶液和O.lmol /L的氫氧化鈉溶液，進行 下面的實驗。(1) 在試管中盛有上述AlCl 3溶液10mL向其中逐漸滴入上述的NaOH溶液加入10mLNaO溶液時的現(xiàn)象是，加入30mLNaO溶液時的現(xiàn)象是加入35mLNaO溶液時的現(xiàn)象是(2) 向盛有10mLNaO溶液的試管中滴入AICI3溶液，同時不停搖動試管， 出現(xiàn)的現(xiàn)象是，至加入多少毫升AICI3溶液時開始出現(xiàn)沉淀？ ，至加入多少毫升AICI3溶液時沉淀量最多？。寫出上述過程的有關(guān)離子方程式。分析：(1

13、)當NaOH溶液滴入10mL0.1mol/LAICI3溶液中時，整個過程可用圖象 表示如下：VniQaCmL)因為 nAI3+=0.1 x 10X 10-3=0.001(mol)所以當加入10mLNaO溶液時現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀；加入30mL時，沉淀量 最多；加入35mL時，沉淀部分溶解。生成沉淀最多時，需NaOH溶液30ml。(2)當AICI 3溶液滴入NaOH溶液時，由于NaOH溶液是過量的，所以反應 如下：AI3+3OF=AI(OH)3AI(OH) 3+OH=AlO-+2HO上述兩個方程式合并為：AI3+4OH=AlO-+2HO3AIO2-+AI3+6HO=4AI(OH) J可用圖象表示如

14、下:由于第一過程消耗的Al3+與第二過程消耗的Al3+之比為3： 1,故開始產(chǎn)生沉 淀與沉淀到最大所耗AlCl 3溶液的體積比為3：1。故開始時，現(xiàn)象為：有沉淀生成，但振蕩后馬上消失，開始沉淀時，需加入AlCl 3的體積為xL因為 A13+-4OHA10；141O.lz 0.1X0.001X10x=2.5(mL)所以生成 AlO2-為 2.5 X 0.1 x 10-3mol=2.5 x 10-4mol生成的AlO2-轉(zhuǎn)化為AI(OH)3需Al3+為y3A1O；AP*312 5XW4 y沉淀最多時，需抑入AlCl?的休積為20.1 X 1000 + 2.5 =【例10】將含有1molMg+、Im

15、olAl3+的混合溶液按橫坐標依次加入 NaOH溶 液、鹽酸、再通入CO，縱坐標為混合沉淀的物質(zhì)的量。請在下圖畫出沉淀的量 隨反應進行而變化的曲線，并寫出 Mg+、Al3+、完全沉淀以后所發(fā)生反應的離子 方程式。沉淀的量0 1ikDH670912屮一H加典的物血的量HC1 CO;分析：(1)當加入NaOH溶液時:Mg 泊 + 20H' = Mg(O® Iltnol2m ollmolAl3+ +3OH-= A1(OH)3 Ilmol 3m ollmolAl (OH) 3 +0H-=A1O3+2HaOlmollmollmol(2)當加入鹽酸時，由于溶液中有 AIO2-和OF各1m

16、ol，所以:OH_+H+ =lmol lm,ol故沉淀仍為Mg(OH21moI。(3) 當通入CO時，由于過量，所以:2AIO +CO+HO=AI(OH)J +HCO溶解了的AI(OH)3又重新生成。答案：本題圖象應表示如下【例11】現(xiàn)有200mLMgG、AICI3的混合溶液，其中Mg2+=0.2mol /L, Cl -=1.3mol /L,要使M轉(zhuǎn)化為Mg(OH)并使Mg、AI3+mL分離開來，至少需 4mol/L的NaOH溶液多少mL？分析:先根據(jù)題中條件，求其中Al3+的濃度:Mg2+=0.2mol /L,所以與M$+結(jié)合的Cl-的濃度為0.4mol /L,所以與Al 結(jié)合的 Cl-則為

17、 1.3-0.4=0.9(mol /L)所以= * X 0 9 = 0 3(molZL)在上述混合溶液中，加入 NaOH溶液后，M、Al3+將分別轉(zhuǎn)化為Mg(OH2沉 淀和AlO離子，現(xiàn)分別討論如下：Mg2+ +2OH_ = Mg(OH)a 1Al3+ +3CH-= A1(OH). 1lmol2m ollmol1310 2X0.20.3X0.2= 0 04mol0.08mol=O.OSmolO.lSmolA1(OH)l+OH_ =A1O； + 2H2O1 10.06mol 0.06mol因此，至少需要NaOH溶液的體積為:(004 X 2+0 06X 3+0 06) X J-= 0.08L=

18、80mL答案:3+2-【例12】使含有amolAI的A溶液中的鋁元素和含有bmolAIO的B溶液中 的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為AI(OH)3沉淀，通過計算討論有幾種途徑。要求：(1) 不準另加固體和液體試劑；(2) 要求求出每種途徑所需試劑和所需試劑的物質(zhì)的量。分析：欲使A、B兩溶液中的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁沉淀而又不能另加固體或 液體試劑，可采取如下措施：(1)向A溶液中通NH可使Al3+全部沉淀，設往A溶液中至少需通xmoINH, 則：Al3* +3NH3* H3O = AJ(OH)3 1 +3NH；lmol3molamol3 amol = x(2)向B溶液中通CO可使AIO2-離子全部沉淀，設往B溶液中至少需通 ymolCO，則:JUO' + COj + H2O = HCO； + Al (OH) | lmol Imolbmol y = bmol(3) 將A和B混合可使鋁元素轉(zhuǎn)化為 AI(OH)3,Al 強 +3A1O&