1. 「鋁三角」中相互轉化關係
為兩性氫氧化物,它在水溶液中存在酸式或鹼式兩種電離平衡:
,同時又可相互轉化,其轉化關係可用「鋁三角」表示為:
應用:判斷離子共存及al(oh)3的製備
al3+只存在于強酸性溶液中,只存在于強鹼性溶液中,al3+與不能共存。製備al(oh)3一般用al3++nh3·h2o或+co2+h2o。
鋁鹽和強鹼溶液反應的計算:
鋁鹽和強鹼溶液作用生成al(oh)3的計算反應關係:
①al3++3oh-====al(oh)3↓(生成沉澱)
②al(oh)3+oh-====+2h2o(沉澱溶解)
③al3++4oh-====+2h2o(沉澱生成,又恰好全溶解)
分析上述三個反應關係,可以建立如下計算al(oh)3沉澱量生成的關係式:
當n(al3+)/n(oh-)≥1/3時,
m〔al(oh)3〕=78 g·mol-1·n(oh-)/3;
當n(al3+)/n(oh-)≤1/4時,m〔al(oh)3〕=0;
當1/4m〔al(oh)3〕=78 g·mol-1·[4n(al3+)-n(oh)-]。
例1:有鎂、鋁混合粉末10.2 g,將它溶於500 ml 4 mol·l-1的鹽酸中,若要使沉澱質量達到最大值,則需加入2 mol·l-1的氫氧化鈉溶液的體積為( )
a.1 000 mlb.500 mlc.100 mld.1 500 ml
解析:依題意,先寫出有關反應的化學方程式:
mg+2hcl====mgcl2+h2↑
2al+6hcl====2alcl3+3h2↑
mgcl2+2naoh====mg(oh)2↓+2nacl
alcl3+3naoh====al(oh)3↓+3nacl
依化學方程式,僅當鎂、鋁全部以mg(oh)2、al(oh)3沉澱,即沉澱質量達到最大值時,溶液中只存在nacl,故當沉澱的量最多時n(naoh)=n(hcl)。
n(naoh)=0.5 l×4 mol·l-1=2 mol,
v(naoh)=2 mol ÷2 mol·l-1=1 l=1 000 ml。
答案:a
例2:甲、乙、丙、丁分別是al2(so4)3、feso4、naoh、bacl2四種物質中的一種,若將丁溶液滴入乙溶液中,發現有白色沉澱生成,繼續滴加則沉澱消失,丁溶液滴入甲溶液時,無明顯現象發生,據此可推斷丙物質是( )
解析:丁溶液滴入乙溶液,有白色沉澱;繼續滴入丁溶液白色沉澱消失,判斷丁為naoh、乙為al2(so4)3。將naoh溶液滴入甲,無現象,則甲為bacl2、丙為feso4。
答案:d
例3:把ba(oh)2溶液滴入明礬溶液中,使全部轉化成baso4沉澱,此時鋁元素的主要存在形式是( )
和al(oh)3
解析:明礬為kal(so4)2·12h2o,其溶液中al3+與的物質的量之比為1∶2,若沉澱2 mol ,則需2 mol ba(oh)2,提供4 mol oh-,4 mol oh-恰好把1 mol al3+完全轉變為,所以答案為c。
答案:c
2. 「鋁三角」轉化關係中的圖象問題
①向溶液中滴加naoh溶液直到過量
②向naoh溶液中滴加溶液直至過量
③向溶液中滴加稀氨水直至過量
④向溶液中滴加稀鹽酸直至過量
⑤向稀鹽酸中滴加溶液直至過量
⑥向溶液中通入氣體直至過量
例1:下列五個圖中,橫座標為某溶液中加入某物質的量,縱座標為生成沉澱的量,請從a~e中選擇符合各題要求的序號填在表中。
例2:準確稱取6g鋁土礦(含)樣品放入盛有100ml溶液的燒杯中,充分反應後過濾,再往濾液中加入10mol /l naoh溶液,產生沉澱質量m(g)與所加naoh溶液的體積v(ml)關係如下圖所示,試求:
1. 溶液的物質的量濃度。
2. 若b=2.75,則鋁土礦中各成分的質量分數分別是多少?
解析:1. 當生成沉澱質量最大時,濾液中的完全轉化成。則溶液的物質的量濃度為:
2. 在溶液體積從35增大到45時,沉澱質量減小的原因是因為發生如下反應:
,由此時消耗naoh的物質的量
,即的物質的量是0.1mol。當b=2.75時,當沉澱質量增大到最大時,用於沉澱共消耗,由,則單獨用於沉澱消耗
,所以,即
,答:略。
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