2021年高考化学一轮复习讲义 第3章 专题突破12　用数形结合思想理解“铝三角”

专题突破12　用数形结合思想理解“铝三角”

1．Al3＋、Al(OH)3、AlO之间的转化关系

写出实现上述各步转化的离子方程式。

答案　(1)①Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH

②Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓

③Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓

(2)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

(3)Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O

(4)AlO＋4H＋===Al3＋＋2H2O

(5)①AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO

②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓

(6)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O

2．与Al(OH)3沉淀生成有关的图像分析

(1)可溶性铝盐溶液与NaOH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式，下同)

(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像

理解应用

1．下列各组物质的无色溶液，不用其他试剂即可鉴别的是________(填序号)。

①NaOH、AlCl3　②NaHCO3、H2SO4　③NaAlO2、NaHSO4　④Na2CO3、HCl　⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca(OH)2

答案　①③④

解析　都使用互滴法，两次操作应产生不同的现象。

①向含Al3＋的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐渐溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3＋的溶液：开始无沉淀产生，后产生白色沉淀，且沉淀不溶解。两次现象不同，可以鉴别。

②不论是NaHCO3溶液滴入H2SO4溶液中还是H2SO4溶液滴入NaHCO3溶液中都会立即产生气泡，现象相同，无法鉴别。

③NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，溶液显强酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：开始出现白色沉淀，后沉淀逐渐溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：开始无现象，后出现白色沉淀。现象不同，可以鉴别。

④向Na2CO3溶液中滴加盐酸：开始无现象，后产生气泡；向盐酸中滴加Na2CO3溶液：立即产生气泡。现象不同，可以鉴别。

⑤无论是NaHCO3溶液还是Na2CO3溶液，加入Ca(OH)2溶液中都会产生白色沉淀，无法鉴别。

2．[H＋、Al3＋、NH、Al(OH)3竞争OH－能力顺序]向HCl、MgCl2、AlCl3、NH4Cl溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入NaOH溶液，沉淀的物质的量随NaOH溶液体积变化的图像如图。(假设Mg2＋、Al3＋结合OH－能力相同)

分析图像的变化情况，回答下列问题：

(1)H＋、Al3＋、Al(OH)3、NH四种微粒与OH－反应的先后顺序依次为_________________

_____________________________________________________________________________。

(2)依次写出各阶段的离子方程式：

①OA：______________________________________________________________________。

②AB：______________________________________________________________________。

③BC：______________________________________________________________________。

④CD：______________________________________________________________________。

答案　(1)H＋、Al3＋、NH、Al(OH)3

(2)①H＋＋OH－===H2O

②Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，

Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓

③NH＋OH－===NH3·H2O

④Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O

3．[OH－、AlO、CO、Al(OH)3竞争H＋的顺序]向NaOH、Na2CO3、NaAlO2溶液中(假设各1 mol)，逐滴加入HCl溶液，产生沉淀的物质的量随HCl溶液体积变化的图像如图：

分析图像的变化情况，回答下列问题：

(1)OH－、CO、HCO、AlO、Al(OH)3这五种微粒与H＋反应的先后顺序依次为________________________________________________________________________。

(2)依次写出各阶段的离子方程式：

①OA：______________________________________________________________________。

②AB：______________________________________________________________________。

③BC：______________________________________________________________________。

④CD：______________________________________________________________________。

答案　(1)OH－、AlO、CO、HCO、Al(OH)3

(2)①OH－＋H＋===H2O

②AlO＋H＋＋H2O===Al(OH)3↓

③CO＋H＋===HCO，HCO＋H＋===CO2↑＋H2O

④Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

非氧化还原反应的顺序一般为：先中和，再沉淀→再弱酸弱碱→最后沉淀溶解。

题组一　涉及Al(OH)3沉淀的图像定性分析

1．[Al3＋、AlO形成Al(OH)3图像的综合分析]如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加过程中微粒的量的关系曲线。下列判断错误的是(　　)

A．①线表示Al3＋的物质的量的变化

B．x表示AlCl3的物质的量

C．③线表示Al(OH)3的物质的量的变化

D．④线表示AlO的物质的量的变化

答案　B

解析　AlCl3溶液与NaOH溶液混合有两种方式：向AlCl3溶液中缓慢滴加NaOH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NaOH的物质的量之比为3∶1，则x表示NaOH的物质的量，B项错误；另一种方式是向NaOH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。

2．(2020·宝鸡高三检测)室温下，在0.2 mol·L－1 Al2(SO4)3溶液中，逐滴加入1.0 mol·L－1 NaOH溶液，实验测得溶液pH随NaOH溶液体积变化曲线如下图，下列有关说法正确的是(　　)

A．a点时，溶液呈酸性的原因是Al3＋水解，离子方程式为Al3＋＋3OH－Al(OH)3

B．a～b段，溶液pH增大，Al3＋浓度不变

C．b～c段，加入的OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀

D．d点时，Al(OH)3沉淀开始溶解

答案　C

解析　A项，Al2(SO4)3为强酸弱碱盐，Al3＋水解使溶液显酸性，离子方程式应为Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，错误；B项，a～b段，加入NaOH消耗H＋，使Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋反应正向进行，Al3＋的浓度减小，错误；C项，b～c段，pH变化不明显，说明OH－主要用于生成Al(OH)3沉淀，正确。

题组二　涉及Al(OH)3图像的计算

3．(2020·重庆质检)向30 mL 1 mol·L－1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 mol·L－1的NaOH溶液，若产生0.78 g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为(　　)

A．3 mL   B．7.5 mL 

C．15 mL   D．17.5 mL

答案　B

解析　解法一：把该题的信息转化为图像，用图像法求解，如图所示：

当生成沉淀0.01 mol时需NaOH 0.03 mol或0.11 mol，显然B项符合题意。

解法二：已知n(AlCl3)＝0.03 mol，n[Al(OH)3]＝0.01 mol，由沉淀的物质的量小于氯化铝的物质的量可推知此题可能有两个答案：一是氢氧化钠不足，二是氢氧化钠比生成沉淀量最大时稍过量。

当碱的量不足时，则V(NaOH)＝ L＝0.007 5 L＝7.5 mL；当碱稍过量时，则V(NaOH)＝ L＝0.027 5 L＝27.5 mL。

4．现有AlCl3和MgSO4混合溶液，向其中不断加入NaOH溶液，得到沉淀的量与加入NaOH溶液的体积如下图所示。原溶液中Cl－与SO的物质的量之比为(　　)

A．1∶3   B．2∶3

C．6∶1   D．3∶1

答案　C

解析　OA上升的直线表示生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，AB下降的直线表示Al(OH)3沉淀溶解，B点表示Al(OH)3完全溶解。AB段完全溶解Al(OH)3 消耗NaOH溶液0.1 L，则Al3＋生成Al(OH)3消耗NaOH溶液0.3 L，沉淀Mg2＋消耗NaOH溶液0.1 L，因而n(AlCl3)∶n(MgSO4)＝2∶1，所以n(Cl－)∶n(SO)＝6∶1。

5．某溶液中可能含有H＋、NH、Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、CO、SO、NO中的几种。①若加入锌粒，产生无色无味的气体；②若加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如图所示。则下列说法正确的是(　　)

A．溶液中的阳离子只有H＋、Mg2＋、Al3＋

B．溶液中n(NH)＝0.2 mol

C．溶液中一定不含CO，可能含有SO和NO

D．n(H＋)∶n(Al3＋)∶n(Mg2＋)＝1∶1∶1

答案　B

解析　由①知溶液中一定含有H＋，一定没有CO、NO，由②及图像知溶液中一定含有Mg2＋、Al3＋和NH，且n(NH)＝0.7 mol－0.5 mol＝0.2 mol，n(H＋)＝0.1 mol，n(Al3＋)＝0.8 mol－0.7 mol＝0.1 mol，沉淀Al3＋、Mg2＋共消耗0.4 mol OH－，其中沉淀Al3＋消耗0.3 mol OH－，沉淀Mg2＋消耗0.1 mol OH－，根据Mg2＋～2OH－，可得n(Mg2＋)＝0.05 mol，故只有选项B正确。

可溶性铝盐与强碱反应的计算规律

(1)求产物Al(OH)3的量

①当n(OH－)≤3n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝n(OH－)；

②当3n(Al3＋)＜n(OH－)＜4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)；

③当n(OH－)≥4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝0，无沉淀。

(2)求反应物碱的量

①若碱不足(Al3＋未完全沉淀)：n(OH－)＝3n[Al(OH)3]；

②若碱使生成的Al(OH)3部分溶解：n(OH－)＝4n(Al3＋)－n[Al(OH)3]。