镁铝的专题计算（教师用）

南京师范大学附属扬子中学化学教学案镁、铝专题计算（教师用）HH+、Cu2+OH-ΔOH-OH-H2OAlH+Al3+OH-、NH3.H2O、AlO2、CO32-、HCO3-、S2--酸(H+,弱酸)气体(CO2,SO2)③(NH4+,Al3+,Fe3+,Mg2+)AlO2-Al(OH)3Al2O3H+【知识网络】【典型例题】例1.相同质量的镁条分别在氧气、氮气、空气中充分燃烧，所得固体的质量由大到小的顺序是；过量的镁条分别在相同状况下，相同体积的氧气、氮气、空气中充分燃烧，生成的固体产物的质量由大到小的顺序是。思路分析：本题假设空气是氧气和氮气的混合物，考查学生对MgO、Mg3N2的熟悉程度，用质量差量法可以来解决问题。O2>空气>N2;N2>空气>O2例2.将等物质的量的镁和铝相混合,取等质量该混合物四份,分别加到足量的下列溶液中,充分反应后,放出氢气最多的是A.3mol/LHClB.4mol/LHNO3C.8mol/LNaOHD.18mol/LH2SO4思路分析：在镁、铝混合物中加入HNO3和浓H2SO4（两物质均具有强氧化性）都不能产生H2，加入NaOH溶液只有Al与NaOH溶液反应生成H2而与Mg不反应。而加入HCl，Mg和Al都与盐酸反应生成H2，所以H2量最多。答案：A方法要领：该题溶液的浓度不是计算的数据，而是判断溶液属于“浓”或是“稀”。8mol/L以上的HCl、H2SO4、HNO3通常认为是浓酸。解答时要注意：①等物质的量的铝和足量酸（非氧化性的酸）和碱反应放出的气体相同；②镁、铝与硝酸反应不能生成氢气；③镁与浓硫酸（18mol/LH2SO4）反应生成SO2气体，铝与浓硫酸发生钝化（常温）；④镁与盐酸反应产生氢气，与NaOH溶液不发生反应。记住Al与H+反应产生H2之间的物质的量的关系：n(Al)～3n(H+)～n(OH-)～3/2n(H2)…例3向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2mol/LNaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所加NaOH溶液体积（mL）的关系如图所示，试回答下列问题：（1）图中A点表示的意义是（2）图中B点表示的意义是（3）上述两步总反应用总的离子方程式可表示为：（4）若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g，则此时用去NaOH溶液的体积为。方法要领：有关图像的问题，通常的解法是“三看”：一看起点：即加入极少量X物质时，看能否产生沉淀。二看终点：即加入过量的X物质时，看所生成的沉淀能否全部消失。前二“看”直观，难度较小，所以应先考虑。第三“看“难度大些，要求正确书写出变化过程中的反应方程式，尤其是方程式中的化学计量数。A点表示得到Al(OH)3沉淀的最大值B点表示Al(OH)3沉淀完全溶解Al3++4OH-=AlO2-+2H2O体积有两解V=7.5mL或者V=17.5mL【变式训练1】有氧化镁、氧化铝粉末18.2g将它溶于500mL4mol/L的盐酸里，若要使沉淀的质量达到最大值，则需加入2mol/L的氢氧化钠溶液的体积为A．1000mLB．500mLC．100mLD．1500mL根据题意，写出有关的化学反应方程式：MgO+2HCl=MgCl2+2H2OAl2O3+6H+=Al3++3H2OMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaClAlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl依据化学方程式，仅当溶液中存在NaCl时，镁铝全部以Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀，沉淀的质量达到最大值，当nNaCl=nHCl时沉淀的质量最大。【变式训练2】将5.1g镁铝合金溶于60mL5.0mol/LH2SO4溶液中。完全溶解后再加入65mL10.0mol/L的NaOH溶液，得到沉淀的质量9.7g，继续滴加NaOH溶液时沉淀会减少。(1)当加入mLNaOH溶液，可使溶解在硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀。(2)计算合金溶于硫酸时产生的氢气在标准状况下的体积。思路分析：第一问直接运用结论，当沉淀的量达到最大值的时，溶液中只有Na2SO4，首先我们判断硫酸是过量的，氢气不能直接用硫酸中的H+来算。根据第一问的结论我们不难发现，当加入氢氧化钠溶液的体积为65mL时，此时沉淀的质量不是最大值，有一部分的Al(OH)3被过量的5mLNaOH溶解了。设nMg=x,nAl=y;m沉淀=9.7+78×0.05=13.6gmOH-=13.6-5.1=8.5gnOH-=0.5mol2x+3y=0.5molnH2=1/2x+3/2y=0.25molVH2=0.25×22.4=5.6L【变式训练3】把一块镁铝合金投入到1mol/LHCl溶液里,待合金完全溶解后,往溶液里加入1mol/LNaOH溶液,生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的关系如右图A所示:(1)求a的范围(2)求的最大值思路分析：由图知，沉淀Al3+和溶解Al(OH)3所需NaOH溶液的体积为（90-80）mL×4=40mL，则沉淀Mg2+和中和可能剩余的H+所需NaOH溶液的体积为50mL，即a的范围是：0≤a＜50。由图知n（Al）=n［Al(OH)3］=n（AlO2-）=1mol/L×（90-80）×10-3L=10-2mol。要求n(Mg)/n(Al)最大值，实际上就是要求n(Mg)最大值，即a=0时，n(Mg)最大且为：1mol/L×50×10-3L/2=2.5×10-2mol，不难求出：n(Mg)/n(Al)=2.5×10-2mol/10-2mol=2.5。【延伸·拓展】（1）将关系图改为B图时,求a的范围思路分析：沉淀Al3+、溶解Al(OH)3，需NaOH溶液体积4(a-80)，使Mg2+、Al3+沉淀及Al(OH)3溶解需NaOH溶液总体积为：(a-30)。即a-30＞4(a-80),a＜290/3mL。故80＜a＜290/3（2）将关系图改为C图时,求a的范围沉淀Al3+溶解Al(OH)3，需NaOH溶液体积4(90-a)mL，而NaOH用于沉淀和溶解沉淀总体积(90-30)mL，即(90-30)＞4(90-a),a＞75，故75＜a＜90。（3）如关系图改为D图时,求时,的值.n(Al)=n(AlO2-)=n［Al(OH)3］=1×(a2-a1)×10-3=(a2-a1)×10-3mol，沉淀Al3+溶解Al(OH)3，需NaOH溶液体积4(a2-a1)×10-3mol，沉淀Mg2+需NaOHa2×10-3mol-4(a2-a1)×10-3mol=(4a1-3a2)×10-3moln(Mg)=(4a1-3a2)×10-3/2mol由题意［(4a1-3a2)×10-3/2mol］÷(a2-a1)×10-3mol=2，a1/a2=7/8【巩固练习】1甲、乙两烧杯中各盛有100mL3mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得生成的气体体积比为甲:乙=1:2，则加入铝粉的质量为A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.6g思路分析：根据铝与盐酸和氢氧化钠溶液反应的方程式判断，若在含等物质的量的HCl和NaOH溶液中分别加入足量的铝粉，产生的H2之比为1:3。而题中为1:2，说明铝粉的量相对盐酸是过量的，而对NaOH是不足的。与前者反应的铝粉是2.7g，则与后者反应的铝粉应为5.4g。2．某研究性学习小组选用一种硬铝合金（主要含铝，其次是镁、硅、铜）进行实验探究。向1.500g样品中加入足量盐酸，待反应完毕后，收集到标准状况下气体1736mL。将反应混合物过滤，向滤液中加入过量的NaOH溶液，充分反应后再过滤；向滤液中通入足量的CO2，滤出沉淀。将沉淀加热蒸干、灼烧，得白色固体2.550g。请计算这种硬铝合金中含镁的质量分数。[H2（Mg、Al）]=1.736L÷22.4L·mol-1=0.0775moln[H2（Al）]=（2.550g÷102g·mol-1）×3=0.0750moln[H2（Mg）]=0.0775mol—0.0750mol=0.0025mol