2019版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题(5)数形结合思想突破“铝三角”的图象与计算问题学案
更新时间:2023-05-04 10:21:01 阅读量: 实用文档 文档下载
全国卷热考微专题(5)数形结合思想突破“铝三角”的图象与计算问
题
1.Al3+、Al(OH)3、AlO-2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+4
②Al3++3AlO-2+6H2O===4Al(OH)3↓
③Al3++3OH-===Al(OH)3↓
(2)Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
(3)Al3++4OH-===AlO-2+2H2O
(4)AlO-2+4H+===Al3++2H2O
(5)①AlO-2+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO-3
②AlO-2+H++H2O===Al(OH)3↓
(6)Al(OH)3+OH-===AlO-2+2H2O
2.四个基本图象
(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图象:
1
2
(1)向AlCl 3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO 2溶液至过量,图象如图1所示。 (2)向NaAlO 2溶液中逐滴加入AlCl 3溶液或通入CO 2至过量,图象如图2所示。 (3)向MgCl 2、AlCl 3和盐酸的混合溶液(即将Mg 、Al 溶于过量盐酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH 溶液至过量,图象如图3所示。
(4)向MgCl 2、AlCl 3混合溶液中先加入NaOH 溶液,后加入盐酸(NaOH 与盐酸的物质的量浓度相等),沉淀图象如图4所示。
4.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 (Al 3+)时,n [Al(OH)3]=13n (OH -
);
②当3n (Al 3+
)<n (OH -
)<4n (Al 3+
)时,
n [Al(OH)3]=4n (Al 3+)-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]。
将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中,固体全部溶解后,向所得溶液中加入5 mol·L-1的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
解析:由图象知,n[Mg(OH)2]=0.15 mol,n[Al(OH)3]=0.35 mol-0.15 mol=0.2 mol,则m(Mg)=0.15 mol×24 g/ mol=3.6 g,m(Al)=0.2 mol×27 g/ mol=5.4 g,所以,镁和铝的总质量为9 g;由图象知,最初20 mL NaOH溶液用于中和过量的硫酸;当沉淀达到最大值时,溶液中的溶质只有Na2SO4,则有n(Na+)=2n(SO2-4),即n(NaOH)=2n(H2SO4),所
以,硫酸的物质的量浓度为5 mol·L-1×0.2 L
2×0.2 L
=2.5 mol·L-1;0.15 mol的Mg生成的氢气
在标准状况下的体积为3.36 L,0.2 mol的Al生成的氢气在标准状况下的体积为6.72 L,所以镁和铝混合物生成的氢气在标准状况下的体积为10.08 L,故选D项。
答案:D
[方法指导] 解答“铝三角”图象题的四步骤
1.首先明确纵、横坐标的含义。
2.理解关键点(起点、拐点、最高点、终点)和曲线变化(上升、下降)的意义。
3.联系铝及其化合物的转化关系方程式准确分析溶液的成分。
4.灵活利用质量守恒、电子守恒、电荷守恒进行简化计算。
1.某无色溶液中,已知含有H+、Mg2+、Al3+三种阳离子,逐滴加入NaOH溶液,则消耗NaOH溶液体积(x轴)和生成沉淀量(y轴)之间的函数关系可用下列图象表示,其中正确的是
3
4 (
)
解析:向含有H +、Mg 2+、Al 3+
三种阳离子的溶液中逐滴加入NaOH 溶液时,首先应中和
溶液中的H +,然后才能与Mg 2+、Al 3+产生沉淀,因此开始一段时间内没有沉淀生成,C 错误;随着NaOH 的增多,Mg 2+、Al 3+均转化为沉淀,继续滴加NaOH 溶液,Al(OH)3沉淀被NaOH 溶
解,最后只剩余Mg(OH)2沉淀,此时沉淀的量不再改变,A 、D 错误,B 正确。
答案:B
2.如图表示AlCl 3溶液与NaOH 溶液相互滴加混合,由图中判断错误的是(
)
A .①线表示Al 3+物质的量的变化
B .x 表示AlCl 3的物质的量
C .③线表示Al(OH)3物质的量的变化
D .④线表示AlO -2物质的量的变化
解析:往AlCl 3溶液中逐滴加入NaOH 发生反应:Al 3++3OH -===Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH
-===AlO -2+2H 2O ,此时图象中x 表示NaOH 的量,①表示Al 3+物质的量的变化,④表示AlO -
2物质的量的变化,②、③表示Al(OH)3物质的量的变化。往NaOH 溶液中逐滴加入AlCl 3时发生
如下反应:Al 3++4OH -===AlO -2+2H 2O ,3AlO -2+Al 3+
+6H 2O===4Al(OH)3↓,此过程与图象表
示的不相符。
答案:B
3.向0.1 L 浓度均为0.1 mol·L -1的NaOH 和NaAlO 2混合溶液中逐滴加入同浓度的盐
酸。下列图象正确的是(
)
解析:往混合液中滴加盐酸,NaOH 首先反应,然后NaAlO 2与HCl 反应产生Al(OH)3,最
后Al(OH)3溶解变为AlCl 3,有关方程式为NaOH +HCl===NaCl +H 2O ,NaAlO 2+HCl +
5 H 2O===Al(OH)3↓+NaCl ,Al(OH)3+3HCl===AlCl 3+3H 2O ,结合数值关系,可知B 正确。
答案:B
4.向30 mL 1 mol·L -1的AlCl 3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
解析:解法一 把该题的信息转化为图象,用图象法求解,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 (AlCl 3)=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,二是氢氧化钠过量。
当碱的量不足时,则V (NaOH)=0.01×34
L =0.0 075 L =7.5 mL ;当碱过量时,则V (NaOH)=0.03×4-0.014
L =0.0 275 L =27.5 mL 。 答案:B
5.现有AlCl 3和MgSO 4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 2-
4的物质的量之比为(
)
A .1∶3
B .2∶3
C .6∶1
D .3∶1
解析:OA 上升的直线表示Al(OH)3和Mg(OH)2一起沉淀,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Al
3+生成Al(OH)3消耗NaOH 溶液0.3 L ,沉淀Mg 2+消耗NaOH 溶液0.1 L ,因而n (AlCl 3)∶n (MgSO 4)
=2∶1,所以,n (Cl -)∶n (SO 2-4)=6∶1。
答案:C
6.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( )
6
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5 mol·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6 g
解析: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;依据图象分析溶液的氢氧化铝物质的量为0.20 mol -0.15 mol =0.05
mol ,消耗氢氧化钠溶液体积=110 mL -100 mL =10 mL ,氢氧化钠溶液=0.5 mol 0.01 L
=5 mol·L -1,故B 正确;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0.05 mol ,二
价金属物质的量为0.15 mol ,开始消耗氢氧化钠体积为a mL ,消耗氢氧化钠物质的量为0.5 mol×3+0.15 mol ×2+a ×10-3 L ×5 mol ·L -1=0.1 L×5 mol·L -1
,a =10,故C 正确;
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。
答案:D
7.向含Na 2CO 3、NaAlO 2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 mol ·L -1HCl 溶液,测得溶液
中的某几种离子物质的量的变化如图所示,则下列说法不正确的是(
)
A .a 曲线表示的离子方程式为AlO -2+H +
+H 2O ===Al(OH)3↓
B .b 和c 曲线表示的离子反应是相同的
C .M 点时,溶液中沉淀的质量为3.9 g
D .原混合溶液中的CO 2-3与AlO -2的物质的量之比为1∶2
解析:Na 2CO 3、NaAlO 2的混合溶液中加入HCl 溶液,先发生反应AlO -2+H ++H 2O===Al(OH)3
↓,a 线表示AlO -2减少;第二阶段,AlO -2反应完毕,发生反应CO 2-3+H +===HCO -3,b 线表示
CO 2-3减少,c 线表示HCO -3的增加;第三阶段,CO 2-3反应完毕,发生反应HCO -3+H +===CO 2↑+
H 2O ,d 线表示HCO -3减少,此阶段Al(OH)3不参与反应。Na 2CO 3,NaAlO 2的混合溶液中加入HCl
溶液,先发生反应:AlO -2+H ++H 2O===Al(OH)3↓,故A 正确;第二阶段,AlO -2反应完毕,发
生反应:CO 2-3+H +===HCO -3,b 线表示CO 2-3减少,c 线表示HCO -3的增加,所以b 和c 曲线表示
7 的离子反应是相同的,故B 正确;盐酸50 mL 时NaAlO 2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀,加50 mL 盐酸之后CO 2-
3反应,氢氧化铝沉淀不溶解,则M 点沉淀的质量和盐酸50 mL 时沉淀的质量相同,由NaAlO 2+HCl +H 2O===NaCl +Al(OH)3↓知,n [Al(OH)3]=n (NaAlO 2)=n (HCl)=0.05 mol ,m [Al(OH)3]=0.05×78 g/mol =3.9 g ,故C 正确;第一、二两段消耗的盐酸的体积都是50 mL ,所以消耗的氯化氢的物质的量相等,依据第一阶段、第二阶段发生反应AlO -2+H ++H 2O===Al(OH)3↓,CO 2-3+H +===HCO -3,可知CO 2-3与AlO -2的物质的量之比为1∶1,但这两种物质都是强碱弱酸盐都能水解,水解程度不同导致无法判断溶液中CO 2-3与AlO -2的物质的量之比,故D 错误。
答案:D
8.某无色溶液中含有NH +4、K +、Al 3+、SO 2-4四种离子。
(1)取10 mL 该溶液于试管中滴加足量Ba(NO 3)2溶液,加稀硝酸酸化后过滤得到0.03 mol
白色沉淀。
(2)取10 mL 该溶液于试管中,滴加NaOH 溶液产生白色沉淀,当沉淀增加到一定量后开
始产生气体(必要时可加热),最后沉淀完全溶解。并且随NaOH 溶液的加入,沉淀和气体的变化关系如图所示:
下列说法不符合事实的是( )
A .根据图示数据计算,实验中使用的NaOH 溶液的物质的量浓度为1 mol·L -1
B .根据信息分析,该溶液中焰色反应呈现紫色的离子的物质的量浓度为1 mol·L -1
C .另取一定量该溶液滴加一定量的Ba(OH)2溶液,能使Al 3+和SO 2-4同时完全沉淀
D .NH +4、K +、Al 3+、SO 2-4四种离子的物质的量之比为2∶1∶1∶3
解析:步骤(1)说明10 mL 溶液中含0.03 mol SO 2-4,则c (SO 2-4)=3 mol ·L -1;步骤(2)
产生0.01 mol Al(OH)3说明溶液中含0.01 mol Al 3+,则c (Al 3+)=1 mol·L -1,说明30 mL NaOH 溶液中含0.03 mol NaOH ,故c (NaOH)=1 mol ·L -1,A 项正确;从图象分析加入NaOH
溶液的体积为30~50 mL 时发生的反应是NH +
4+OH -=====△
NH 3↑+H 2O ,根据气体的量知n (NH +4)=0.02 mol ,则c (NH +4)=2 mol·L -1,根据电荷守恒,2c (SO 2-4)=3c (Al 3+)+c (K +)+c (NH +
4),则c (K +)=1 mol·L -1,B 项正确;溶液中c (NH +4)∶c (K +)∶c (Al 3+)∶c (SO 2-4)=2∶1∶1∶3,D 项正确;要使Al 3+和SO 2-4同时完全沉淀则c (OH -)∶c (Ba 2+)=1∶1,C 项错误。
答案:C
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