与铝有关的反应图像分析

与铝有关的图像分析

一、向AlCl 3溶液中滴加NaOH 溶液 O ～A 段：Al 3++3OH -=Al (OH )3↓

-

A ～B 段：Al (OH )3+OH -=AlO 2+2H 2O

从图1不难看出，向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液，若达不到最大沉淀量时，对应的

氢氧化钠溶液的体积有两种情况：一是氯化铝过量即加入的氢氧化钠不足；二是加入的氢氧化钠将生成的氢氧化铝溶解了一部分。

图1

二、向强碱溶液中滴入铝盐溶液：先无沉淀，当Al

3+

全部转化为AlO 2时，再加入铝

-

盐溶液，则偏铝酸盐与铝盐溶液发生了相互促进水解的反应，产物都是Al (OH )3。

如图3所示：

图3

发生反应的离子方程式为： O ～A 段：Al A ～B 段：Al

3+

-

+4OH -=AlO 2+2H 2O

3+

-+3AlO 2+6H 2O =4Al (OH )3↓

三、向铝盐溶液中滴入氨水或向氨水中滴加铝盐溶液

3+

（I ）向铝盐中滴加氨水时，当氨水增加到n Al ：n NH 3·H 2O =1：3时，产生

()(

)

最大沉淀量如图4所示。

氢氧化铝沉淀量图像分析第 1 页 （共10页）

图4

（II ）向氨水中滴加铝盐溶液时，开始时氨水过量，如图5所示，离子反应方程式为：

+

3NH 3·H 2O +Al 3+=Al (OH )3↓+3NH 4

图5

由图4与图5不难看出，氢氧化铝沉淀是不溶于弱碱氨水中的。

四、向偏铝酸盐溶液中滴入强酸

-+

当n AlO 2：n H =1：1时，产生最大沉淀量，继续滴入强酸，沉淀逐渐溶解。如

()()

图6所示。

图6

五、向盐酸中滴加偏铝酸盐溶液

滴入的偏铝酸钠先与盐酸反应生成Al (OH )3沉淀，继而马上被盐酸溶解，反应方程式

为：

-

4H ++AlO 2=Al 3++2H 2O

3+

继续滴加的NaAlO 2则与Al

发生水解反应，离子方程式为：

氢氧化铝沉淀量图像分析第 2 页 （共10页）

-

Al 3++3AlO 2+6H 2O =4Al (OH )3↓

沉淀量的变化可用图7表示。

图7

六、向NaAlO 2溶液中通入CO 2

由于产生的Al (OH )3沉淀不溶解在碳酸中，产生的沉淀不消失，如图8所示。

七、向AlCl 3、MgCl 2溶液中滴加NaOH 溶液

现象是先产生沉淀，继续滴加盐酸沉淀部分溶解，其离子反应方程式为：

Mg 2++2OH -=Mg (OH )2↓

AlCl 3+3OH -=Al (OH )3↓Al (OH )3+OH -=AlO 2-+

2H 2O

图9

八、向明矾溶液中滴加Ba (OH )2溶液

当向明矾KAl (SO 4)2·12H 2O 溶液中滴加氢氧化钡溶液时，在生成氢氧化铝沉淀的

[]

同时生成硫酸钡沉淀，现象是先生成白色沉淀，继续滴加时沉淀部分消失，所发生的化学反

氢氧化铝沉淀量图像分析第 3 页 （共10页）

应有：

当溶液中的Al

3+

完全沉淀时：

2KAl (SO 4)2+3Ba (OH )2=2Al (OH )3↓+3BaSO 4↓+K 2SO 4

2-

当溶液中的SO 4完全沉淀时：

KAl (SO 4)2+2Ba (OH )2=KAlO 2+2BaSO 4↓+2H 2O

其生成沉淀的量与加入碱的体积关系如图12和图13所示。

图8

例1. 向30毫升1 mol/L的AlCl 3溶液中逐渐加入浓度为4 mol/L的NaOH 溶液，若产生0.78克白色沉淀，则加入的NaOH 溶液的体积可能为（ ）

A. 3mL

B. 7.5mL

C. 15mL

D. 27.5mL

解析：已知n (AlCl 3)=0. 03mol ，n Al (OH )3=0. 01mol ，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：一氢氧化钠不足，二氢氧化钠过量。

由两者反应的离子方程式知：

Al 3++3OH -=Al (OH )3↓Al (OH )3+OH =AlO +2H 2O

-

-

2

当碱的量不足时：

V [Na (OH )aq ]=75. mL

当碱过量时：V [Na (OH ) aq ]=故此题答案为：B 、D 。

0. 03⨯3+0. 02

L =27. 5mL

4

例2. 下列各组溶液，不用其他试剂即能鉴别开的是（ ）

A. MgCl 2和NaOH C. Na 2CO 3和HCl

B. NaCl 和AgNO 3 D. AlCl 3和KO H

解析：从图1与图3的图像差别上不难看出当向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液时现象

氢氧化铝沉淀量图像分析第 4 页 （共10页）

是先产生白色胶状沉淀，随碱液的加入沉淀又不断消失；而向氢氧化钠溶液中滴加氯化铝溶液时，开始无明显现象后来出现白色胶状沉淀。故此题答案为C 、D 。

2+

=0. 2mol /L ，例3. 现有200 mL MgCl 2和AlCl 3的混合溶液，其中c Mg

()

c Cl -=13. mol /L ，要使Mg 2+转化为Mg (OH )2，并使Mg 2+与Al 3+分离开，至少需

要4 mol/L的NaOH 溶液的体积为（ ）

A. 140mL

B. 120mL

C. 100mL

D. 80mL

()

解析：由题意

c Al 3+=Mg 2+

n Mg

(

1

. mol /L -0. 2mol /L ⨯2]=0. 3mol /L [133

+2OH -=Mg (OH )2↓

)

((

2+

)=0. 2mol /L ⨯0. 2L =0. 04mol

Al 3++4OH -=AlO 2-+2H 2O n Al 3+=0. 3mol /L ⨯0. 2L =0. 06mol

需n (NaOH )=004. mol ⨯2+006. mol ⨯4=032. mol 则需V (NaOH )=答案：D

例4. 将一定质量的Mg 、Al 合金投入100mL 一定物质的量浓度的HCl 中，合金全部溶

)

0. 32mol

=0. 08L

4mol ·L -1

解，向所得溶液中滴加5 mol/L的NaOH 溶液至过量，生成的沉淀质量与加入的NaOH 溶液的体积关系如图10所示。求：

（1）原合金中Mg 、Al 质量各多少克。 （2）HCl 物质的量浓度。

图10

解析：由图10可知，11.6g 是Mg (OH )2沉淀的质量，(19. 4-116. )g 是Al (OH )3的

质量，当V (NaOH )=20mL 时，中和HCl ，无沉淀生成。

氢氧化铝沉淀量图像分析第 5 页 （共10页）

（1）Mg

~

Mg (OH )2

58g 11.6g

24g m(Mg)

m (Mg )=Al 27g m (Al )

116. ⨯24

=4. 8g 58~Al (OH )3

78g

7. 8g 7. 8⨯27

m (Al )==2. 7g

78

（2）当V (N a O H

)=160mL 时，此时Mg 2+、Al 3+全部以Mg (OH )2、Al (OH )3沉淀

-+

. L ⨯5mol /L =0. 8mol ，所以 的形式存在，则溶液中n Cl =n Na =016

()()

c (HCl )=

0. 8mol

=8mol /L 。 01. L

答案：（1）Mg ：4.8g ；Al ：2.7g

（2）c (HCl )=8mol /L

例5. 图11是向MgCl 2、AlCl 3混合液中依次加入M 和N 时生成沉淀的物质的量与加

入的M 和N 的体积关系图（M 、N 各表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种），以下结论不正确的是（ ）

A. 混合溶液中c (AlCl 3)：c (MgCl 2)=1：1 B. 混合液中c (AlCl 3)：c (MgCl 2)=3：1 C. V之前加NaOH 溶液，V 之后加盐酸

D. 这种盐酸与NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度相同

图11

解析：依所学知识，很容易判断C 是正确的。设AlCl 3物质的量为1 mol ，则生成Al (OH )3

为 1 mol，A —B 段溶解过程消耗NaOH 也是1 mol（据反应式），由图推知O —V 段每等份相

氢氧化铝沉淀量图像分析第 6 页 （共10页）

当于NaOH 量为1 mol，那么O —A 段生成Al (OH )3消耗NaOH 应是3 mol，即3等份，则余下两等份即2 mol应生成Mg (OH )2所消耗NaOH 量，故Mg (OH )2为1 mol，MgCl 2也应是1 mol，由此可判断A 也是正确的，则B 错误。对于D 选项，可分析图像A —B ，B —C 两段，前者消耗沉淀后者生成沉淀，从而有关系式：Al (OH )3—OH -—AlO -—H +，故可

-+

推知n OH =n H ，又两段消耗溶液体积相等，因此不难得出结论：D 选项也是正确的，

()()

错误选项只有B 。

2-例6. 向明矾溶液里滴加Ba (OH )2溶液，当SO 4恰好完全沉淀时，铝元素的存在形式是

（ ）

A. 一部分为Al (OH )3沉淀，一部分以Al

3+

形式存在于溶液中

-

B. 一部分为Al (OH )3沉淀，一部分以AlO 2形式存在溶液中 C. 全部为Al (OH )3沉淀

-

D. 几乎全部以AlO 2形式存在于溶液中

2-解析：从图12不难看出，当SO 4完全沉淀时，生成的氢氧化铝沉淀恰好完全溶解，

故此题答案为D 。

【练习】

1. 向含有a mol AlCl 3的溶液中加入含b mol KOH 的溶液，生成沉淀的物质的量可能

是（ ） （1）a mol

（2）b mol

（3）

a

mol 3

（4）mol

b 3

（5）0 mol

（6）(4a -b )mol

A. （1）（2）（4）（5）（6） B. （1）（4）（5）（6） C. （1）（2）（3）（5）（6） D. （1）（3）（5）

2. 等体积的AlCl 3和NaOH 两种溶液混合后，沉淀物中含铝元素的质量与溶液中含铝元素的质量相等，则AlCl 3和NaOH 两种溶液的物质的量浓度之比是（ ）

（1）1：3

（2）2：3

（3）1：4

（4）2：7

A. （1）和（2） C. （2）和（4）

B. （1）和（3） D. （3）和（4）

氢氧化铝沉淀量图像分析第 7 页 （共10页）

3、将3 mol/L NaOH 溶液滴入到25 mL一定浓度的AlCl 3溶液中。下图是整个过程的数学分析曲线。其中横轴表示加入OH 的物质的量，纵轴表示产生的Al (OH )3沉淀物质的量。

-

据图示回答下列问题：

（1）图中A 点表示的意义是____________。B 点表示的意义是____________。

（2）当C 点从O 点向A 点运动时，表示随OH 的不断加入，沉淀量逐渐___________。

-

OA 曲线表示的离子反应是____________，由此可得A 点的坐标为____________；当C 点从A 点向B 点运动时，表示____________。AB 曲线表示的离子反应为____________，由此可得B 点的坐标为：____________。

（3）由上述分析，可求得AlCl 3溶液中Al

3+

离子的浓度为____________mol/L。

-

（4）由上可知：生成沉淀的量随加入的OH 的量而改变，可以把它们表示成函数的

-

关系。若以加入的OH 的物质的量x 为自变量，以生成的沉淀的物质的量y 为因变量，当C 点处于OA 段时函数表达式为：y =____________（带定义域）；当C 点处于AB 段时函数表达式为：y =____________（带定义域）。

（5）利用上述所得结果，填写表1。

表1

24溶液。请回答：

⑴若在滴加NaOH 溶液的过程中，沉淀质量m 随加入NaOH

溶液的体积V 变化如下图所示。当

V 1＝160mL 时，则金属粉末中n(Mg)＝ mol ，V 2＝ mL 。

⑵若在滴加NaOH 溶液过程中，欲使Mg 2、Al 3刚好沉淀完全，则滴入NaOH 溶 液的体

＋

＋

积V(NaOH) mL 。

⑶若混合物仍为0.1 mol，其中Mg 粉的物质的量分数为a ，用100 mL 2 mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450 mL 1mol/L的NaOH 溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a

氢氧化铝沉淀量图像分析第 8 页 （共10页）

的取值范围是： 。

5、 在m mL b mol·L 1 AlCl3溶液中，加入等体积a mol·L 1的NaOH 溶液。－

－

（1）当a ≤3b 时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量是________mol。 （2）当a 、b 满足________条件时，无沉淀生成。

（3）当a 、b 分别满足______________条件时，有沉淀生成且溶液中无Al 3+存在，生成Al(OH)3

沉淀的物质的量是________。

6、把NaOH 、AlCl 3、MgCl 2三种固体组成的混合物溶于足量水中后，有0.58g 白色沉淀。在所得浊液中逐滴加入0.5mol/L盐酸，加入盐酸体积与生成沉淀的质量关系如图所示。试求：

(1)混合物中NaOH 质量是多少克? (2)混合物中AlCl 3质量是多少克? (3)P点所表示的盐酸体积是多少毫升?

7、 在Al 2(SO4) 3和MgSO 4的混合液中滴加NaOH 溶液，生成沉 淀的量与滴入NaOH 溶液的体积关系如下图所示，则原溶液中Al 2(SO4) 3和MgSO 4的物质的量之比为

A. 1 ：2 B. 3 : 1 C. 3 : 2 D. 2 : 1

8、下列曲线图(纵坐标为沉淀的量，横坐标为加入物的量) 不正确的是AD

A ．向1L 浓度均为0.1mol/L的Ba(OH)2、Na[Al(OH)4]混合液加入0.1 mol/L稀H 2SO 4溶液

B ．向含有0.1 mol/L AlCl3和0.3mol/L NH4Cl 的混合液1L 中加入0.1mol/L NaOH溶液 C ．向烧碱溶液滴加明矾[KAl(SO4) 2]溶液 D ．向AlCl 3溶液滴加过量氨水

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10、 向明矾[KAl(SO4) 2·12H 2O]溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量． (1)写出可能发生的有关反应的离子方程式．

(2)在图中，纵坐标表示生成沉淀的物质的量，横坐标表示加入Ba(OH)2的物质的量．试在图中画出当溶液中明矾为1 mol时，生成的每一种沉淀的物质的量随Ba(OH)2物质的量变化的曲线(在曲线上标明沉淀的化学式) ．

(3)当向a L物质的量浓度为M mol／L 的明矾溶液中滴加物质的量浓度为n mol／L 的Ba(OH)2溶液b L，用含a ，M ，N 的表达式表示：

①当b 满足______条件时，沉淀的总物质的量为最大值． ②当b 满足______条件时，沉淀的质量为最大值．

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