2019版高考化学第三章数形结合思想突破“铝三角”的图像与计算问题学案新人教版.docx

4 数形结合思想突破“铝三角”的图像与计算问题1Al3、Al(OH)3、AlO之间的转化关系上述各步转化的离子方程式如下：(1)Al33NH3H2O=Al(OH)33NH，Al33AlO6H2O=4Al(OH)3，Al33OH=Al(OH)3；(2)Al(OH)33H=Al33H2O; (3)Al34OH=AlO2H2O；(4)AlO4H=Al32H2O；(5)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO， AlOHH2O=Al(OH)3；(6)Al(OH)3OH=AlO2H2O。2四个基本图像(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像操作向可溶性铝盐溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失图像离子方程式Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2OAl34OH=AlO2H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)3(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像操作向偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量向稀盐酸中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量现象立即产生白色沉淀渐多最多渐少消失无沉淀(有但即溶)出现沉淀渐多最多沉淀不消失图像离子方程式AlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2OAlO4H=Al32H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)33.四个拓展图像(1)向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至过量，图像如图1所示。(2)向NaAlO2溶液中逐滴加入AlCl3溶液或通入CO2至过量，图像如图2所示。(3)向MgCl2、AlCl3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，图像如图3所示。(4)向MgCl2、AlCl3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)，图像如图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的量当n(OH)3n(Al3)时，nAl(OH)3n(OH)；当3n(Al3)n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)34n(Al3)n(OH)；当n(OH)4n(Al3)时，nAl(OH)30，无沉淀。(2)求反应物碱的量若碱不足(Al3未完全沉淀)，n(OH)3nAl(OH)3；若碱使生成的Al(OH)3部分溶解，n(OH)4n(Al3)nAl(OH)3。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像表示，其中正确的是()解析：选B。向含有H、Mg2、Al3三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Mg2、Al3产生沉淀，因此开始一段时间内没有沉淀生成，故C项错误；随着NaOH的增多，Mg2、Al3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，故A、D两项错误，B项正确。2向0.1 L浓度均为0.1 mol/L的NaOH和NaAlO2混合溶液中逐滴加入同浓度的盐酸。下列图像正确的是()解析：选B。往混合液中滴加盐酸，NaOH首先反应，然后NaAlO2与HCl反应产生Al(OH)3，最后Al(OH)3溶解变为AlCl3，有关化学方程式为NaOHHCl=NaClH2O，NaAlO2HClH2O=Al(OH)3NaCl，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O，结合数值关系，可知B正确。3向30 mL 1 molL1的AlCl3溶液中逐渐加入浓度为4 molL1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()A3 mLB7.5 mLC15 mLD17.5 mL解析：选B。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，即V(NaOH)7.5 mL或27.5 mL，显然B项符合题意。解法二：已知n(AlCl3)0.03 mol，nAl(OH)30.01 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) L0.007 5 L7.5 mL；当碱过量时，则V(NaOH) L0.027 5 L27.5 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溶液的体积如图所示。原溶液中Cl与SO的物质的量之比为()A13B23C61D31解析：选C。 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)21，所以，n(Cl)n(SO)61。5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 gB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/LD生成的氢气在标准状况下的体积为11.2 L解析：选D。由图像知，nMg(OH)20.15 mol，nAl(OH)30.35 mol0.15 mol0.2 mol，则m(Mg)0.15 mol24 g/mol3.6 g，m(Al)0.2 mol27 g/mol5.4 g，所以，镁和铝的总质量为9 g；由图像知，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(SO)，即n(NaOH)2n(H2SO4)，所以，硫酸的物质的量浓度为2.5 mol/L；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。一、选择题1如图表示AlCl3溶液与NaOH溶液相互滴加混合，由图中判断错误的是()A线表示Al3物质的量的变化Bx表示AlCl3的物质的量C线表示Al(OH)3物质的量的变化D线表示AlO物质的量的变化解析：选B。往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH发生反应：Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=AlO2H2O，此时图像中x表示NaOH的量，线表示Al3物质的量的变化，线表示AlO物质的量的变化，、线表示Al(OH)3物质的量的变化。往NaOH溶液中逐滴加入AlCl3时发生反应：Al34OH=AlO2H2O，3AlOAl36H2O=4Al(OH)3，此过程与图像表示的不相符。2某实验小组对一含有Al3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()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/LC若另一种离子为二价阳离子，则a10D若将最终沉淀过滤、洗涤、灼烧，其质量一定为6 g解析：选D。A滴入少量氢氧化钠无沉淀，说明含有H；继续滴入氢氧化钠溶液生成白色沉淀且氢氧化钠过量后沉淀减少但不消失，说明溶液中含有Al3和另一种金属阳离子，该未知溶液中至少含有3种阳离子，故A正确；B根据图像分析溶解的氢氧化铝物质的量为0.20 mol0.15 mol0.05 mol，消耗氢氧化钠溶液体积110 mL100 mL10 mL，氢氧化钠的浓度5 mol/L，故B正确；C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为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0.05 mol30.15 mol2a103 L5 mol/L0.1 L5 mol/L，a10，故C正确；D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固体的质量，故D错误。3某同学研究铝及其化合物的性质时设计了如下两个实验方案：方案：2.7 g AlX溶液Al(OH)3沉淀方案：2.7 g AlY溶液Al(OH)3沉淀NaOH溶液和稀盐酸的浓度均是3 mol/L，如图是向X溶液中加入NaOH溶液和向Y溶液中加入稀盐酸时产生沉淀的物质的量与加入氢氧化钠溶液和盐酸体积之间的关系，下列说法正确的是()AX溶液的溶质为AlCl3，Y溶液的溶质为NaAlO2Bb曲线表示的是向X溶液中加入NaOH溶液C在O点时两方案中所得溶液的物质的量浓度相等Da、b曲线表示的反应都是氧化还原反应解析：选C。An(Al)0.1 mol，n(HCl)3 mol/L0.1 L0.3 mol，n(NaOH)3 mol/L0.1 L0.3 mol，根据反应：2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知，X为AlCl3溶液，Y为NaAlO2和NaOH的混合液，A错误；B根据以上分析可知图像中a曲线表示向X溶液中加入NaOH溶液，B错误；C在O点时，沉淀达到最大，所得溶液中只有氯化钠溶质，向X溶液和Y溶液中分别加入NaOH溶液和稀HCl的浓度及体积相等，根据原子守恒，O点时两方案中所得溶液浓度相等，C正确；Da曲线表示的是氯化铝和氢氧化钠的复分解反应，b曲线表示的是氢氧化钠和偏铝酸钠与盐酸的反应，均不存在化合价的变化，不属于氧化还原反应，D错误。4向含Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中逐滴加入150 mL 1 molL1HCl溶液，测得溶液中的某几种离子物质的量的变化如图所示(忽略盐的水解)，则下列说法不正确的是()Aa曲线表示的离子方程式为AlOHH2O =Al(OH)3Bb和c曲线表示的离子反应是相同的CM点时，溶液中沉淀的质量为3.9 gD原混合溶液中的CO与AlO的物质的量之比为12解析：选D。Na2CO3、NaAlO2的混合溶液中加入HCl溶液，先发生反应：AlOHH2O=Al(OH)3，a曲线表示AlO减少；第二阶段，AlO反应完毕，发生反应：COH=HCO，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加；第三阶段，CO反应完毕，发生反应：HCOH=CO2H2O，d曲线表示HCO减少，此阶段Al(OH)3不参与反应。ANa2CO3、NaAlO2 的混合溶液中加入HCl溶液，先发生反应：AlOHH2O=Al(OH)3，故A正确；B第二阶段，AlO反应完毕，发生反应：COH=HCO，b曲线表示CO减少，c曲线表示HCO增加，所以b和c曲线表示的离子反应是相同的，故B正确；C加入盐酸50 mL时NaAlO2中铝元素全部转化为氢氧化铝沉淀，加入50 mL盐酸之后CO参与反应，氢氧化铝沉淀不溶解，则M点沉淀的质量和加入盐酸50 mL时沉淀的质量相同，由NaAlO2HClH2O=NaClAl(OH)3知，nAl(OH)3n(NaAlO2)n(HCl)0.05 mol，mAl(OH)30.05 mol78 g/mol3.9 g，故C正确；D第一、第二两阶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、第二阶段分别发生反应AlOHH2O=Al(OH)3、COH=HCO，可知CO与AlO的物质的量之比为11，故D错误。5向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 molL1Ba(OH)2溶液至过量，加入Ba(OH)2溶液的体积和所得沉淀的物质的量的关系如图，下列说法不正确的是()A图中C点铝元素存在形式是AlOB向D点溶液中通入CO2气体，立即产生白色沉淀C原混合溶液中cAl2(SO4)3c(AlCl3)12DOA段反应的离子方程式为2Al33SO3Ba24OH=2AlO3BaSO4解析：选D。C点沉淀为BaSO4沉淀，其物质的量为3 mol，此时铝元素以AlO的形式存在；B点沉淀为Al(OH)3 和BaSO4沉淀，此时Al(OH)3的物质的量为734(mol)，故原混合液中有1 mol Al2(SO4)3，AlCl3为4 mol1 mol22 mol，即cAl2(SO4)3c(AlCl3)12；OA段反应的离子方程式为2Al33SO3Ba26OH=3BaSO42Al(OH)3。二、非选择题6铝土矿(主要成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3)是提取氧化铝的原料。提取氧化铝的工艺流程如下：(1)滤液甲的主要成分是_(写化学式)。(2)写出反应的离子方程式：_。(3)结合反应，判断下列微粒结合质子(H)的能力，由强到弱的顺序是_(填字母)。AAlOBOHCSiO(4)取滤液甲少许，加入过量盐酸，过滤；再用惰性电极电解其滤液，两极均有气体产生，且全部逸出，在阴极区还有沉淀生成，最后沉淀消失。沉淀消失的原因可用离子方程式表示为_。(5)取(4)电解以后的溶液10.0 mL，经分析，该溶液中只含有两种等物质的量浓度的碱性溶质，向其中逐滴加入0.100 molL1盐酸溶液，当加入50.0 mL盐酸溶液时，生成的沉淀恰好溶解。加入50.0 mL盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序依次为_。请画出生成沉淀的物质的量与加入盐酸体积的关系图。解析：(1)铝土矿中加入过量的NaOH溶液，其中的Al2O3、SiO2发生反应得到NaAlO2、Na2SiO3和过量的NaOH溶液，所以滤液甲的主要成分是NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；不溶性的固体是Fe2O3。(2)由题图可知，向含有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH的溶液中通入CO2，CO2先与NaOH反应，再与NaAlO2反应，Na2SiO3没有参与反应，所以反应的离子方程式为CO22OH=COH2O；CO23H2O2AlO=2Al(OH)3CO，得到Al(OH)3沉淀。(3)H2O是中性物质，Al(OH)3是两性物质，H2SiO3是弱酸，再结合反应发生的化学反应，所以微粒结合质子(H)的能力，由强到弱的顺序是BAC。(4