铝三角及其图像

n[Al(OH)3] ↓ 4
Al3+ + 3AlO2—+ 6H2O = 4Al(OH)3↓
0 1 2 3 n(AlCl3)
9.往NaAlO2溶液中通入CO2 (或过量) 或AlO2—+CO2 +2H2O =Al(OH)3↓+HCO3— n[Al(OH)3] ↓ 2AlO2— +CO2 +3H2O =2Al(OH)3↓+CO32—
铝及其重要化合 物之间的转化
Al
① ②
Al2O3
④ ⑥ ⑨ ⑧ Al3+ ③ Al(OH)3 ⑿ ⒀
⑤ ⑦
⑩ ⑾ AlO2
点燃
①4Al＋3O === 2 Al O 2 2 3
② 2Al O =4Al＋ 3O ↑ 2 3 2 △ ③ ④ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑
电解
2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
n(OH－) ≥ 4n(Al3＋) 时，n[Al(OH)3)]＝0，无沉淀
(2)．求反应物强碱的物质的量 若碱不足：n(OH－) ＝ 3n[Al(OH)3] 若碱过量：n(OH－) ＝ 4n(Al3＋)－n[Al(OH)3] (3)．可溶性铝盐与强碱(如NaOH溶液)反应后Al元素存在形态
例3
在50 mL b mol·L－1的AlCl3溶液中加入50 mL a mol/L NaOH溶液。 (1)、当a≤3b时，生成Al(OH)3沉淀的物质的量为________。
溶液用于溶解 Al(OH) ∴ c(HCl) = n/V =3。 0.800mol/0.10L = 8.00mol/L
(2)8.00 mol· L
(1) 、由题意可知 m[Al(OH)3]=(19.4—11.6)g =7.8g ， m[Mg(OH)2] =11.6g，则铝的质量分数为：
【练习】
1．有Mg、Al粉末10.2 g，将它溶于500 mL 4 mol· L－1的盐酸中，要使 得到的沉淀最多，则加入2 mol· L－1的NaOH溶液的体积为 A．1000 mL C．100 mL B．500 mL D．1500 mL
2或 1
0 n[Al(OH)3] ↓ 1
1
n(CO2)
10.往AlCl3和HCl混合溶液中加NaOH至过量 Al3+ + 3OH— = Al(OH)3 ↓
2 3 4
Al(OH)3 + OH— = AlO2— + 2H2O
5 n(NaOH)
OH—+H+ = H2O 1
11. 往Al3+、Mg2+、H+各1mol的混合溶液中加 NaOH溶液至过量
2 3 4 n(NaAlO-2)
5.往NaAlO2和NaOH混合溶液中加入HCl溶液至过量
n[Al(OH)3] ↓ 1
AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓ OH—+H+=H2O
n[Al(OH)3] ↓ 1
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
n(HCl)
2
3
4
5
6.往AlCl3溶液中滴加入氨水至过量
其中的定量关系。
分析综合问题时，要用顺序法把化学反应按先后排列出来，便于思考， 否则思维易混乱。用假设法分析多个反应中哪个优先发生（至少可以这样思
考问题，不影响解题结果)，优先发生反应的产物必须不与溶液中其他成分反
应，否则不能共存。 【变式】 向20 mL 2 mol/L的AlCl3溶液中，加入30 mL烧碱溶液，充分以 Al3＋与OH－反应生成Al(OH)3的计算有三种类型： ？ b a 知Al3＋和OH－，求Al(OH)3 知Al3＋和Al(OH)3，求OH－ 知OH－和Al(OH)3，求Al3＋ 【答案】 1 mol·L－1 或5 mol·L－1
(2)、当a、b满足________条件时，无沉淀产生。
(3)、当a、b满足________条件时，先有沉淀生成，后又有部分沉淀 溶解，此时Al(OH)3的质量为________g。 【解析】 依题意知在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下两个反应发生： ① AlCl3 ＋ 3NaOH = Al(OH)3↓ ＋ 3NaCl ，② AlCl3 ＋ 4NaOH = NaAlO2 ＋ 3NaCl ＋ 2H2O 。据此可以看出： (1)、当 a ≤ 3b 时只发生反应① ，此时NaOH不足量，产生沉淀的量取决于 NaOH。n[Al(OH)3]＝ n(NaOH)/3。所以答案为：0.05a/3 mol。 (2)、如果无沉淀生成，Al 元素全部以AlO2—形式存在。此时，有： n(AlCl3)∶n(NaOH) ≤ 1∶4 ，即 a∶b ≥ 4∶1，故答案为：a ≥ 4b。 (3)、此种情况应当是两个反应均发生，铝元素以Al(OH)3和AlO2—两种形式 存在。则符合关系： 整理：
n[沉淀] 2 1
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O Mg(OH)2+2H+ = Mg2+ +2H2O
1
2
3
4
5
6
7
n(HCl)
将一定质量的镁、铝合金投入一 定浓度的100 mL盐酸中，使合金全部溶解，向 所得溶液中滴加5.00 mol· L－1的NaOH溶液至 过量，生成沉淀的质量与加入NaOH溶液的体 积的关系如图所示。试求：(1)、原合金中铝的 质量分数。(2)、盐酸的物质的量浓度。
n[沉淀] 2
Mg2++2OH—=Mg(OH)2↓ Al3++3OH—=Al(OH)3↓
1
Al(OH)3+OH—= AlO2—+2H2O
n(NaOH)
1
2
3
4
5
6
7
OH—+H+ = H2O
12. 往OH—、AlO2— 、 Mg(OH)2各1mol的混合 溶液中加入盐酸至过量
OH— + H+ = H2O AlO2— + H+ + H2O = Al(OH)3↓
A
2. 向30mL1mol/L的AlCl3溶液中逐滴加入4mol/L的NaOH溶液，若产 生0.78g白色沉淀，则加入的NaOH溶液的体积可能为 A. 3mL 【析解】 B. 7.5mL C. 15mL D. 17.5mL
B
因n(AlCl3)= 0.03mol>n(Al(OH)3) = 0.01mol，可知有两种
Al3++4OH-=AlO2-+2H2O
(13)AlO2-+4H+=Al3++2H2O
3．“铝三角”的应用 (1)、鉴别(利用滴加顺序不同，现象不同)
AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为：先生成白色沉淀，后沉淀又
溶解。而NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为：开始无明显现象，后产
生白色沉淀，不溶解。
4
n(NaOH)
2.往NaOH溶液中加入AlCl3溶液至过量
n[Al(OH)3] ↓ 4
Al3+
Al3+ + 3AlO2— +6H2O = 4Al(OH)3↓ + 4OH— = AlO2— + 2H2O
0 1 2 3 4 n(AlCl3)
3.往NaAlO2溶液中加入稀盐酸至过量
n[Al(OH)3] ↓
3、铝三角的计算
因 AlCl3 与 NaOH 反应生成的 Al(OH)3 能和 NaOH 继续反应，其计 算方法类似于CO2与澄清石灰水的反应，其规律如下：
(1)．求产物Al(OH)3的物质的量
当 n(OH－) ≤ 3n(Al3＋) 时，n[Al(OH)3]＝ 1∕3 n(OH－) 当3n(Al3＋)<n(OH－)<4n(Al3＋)时，n[Al(OH)3]＝4n(Al3＋)－n(OH－)当
求沉淀的量的方法很多。 【解法1：代数法】 设反应①中，AlCl3物质的量为x，则Al(OH)3的物
质 的 量 为 x ， NaOH 的物质的量为 3x 。 反 应 ② 中 AlCl3 物质的量为 y ，
NaOH的物质的量为4y。有 x .05a mpl
1
Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O
AlO2— + H+ + H2O =Al(OH)3↓
1 n[Al(OH)3] ↓ 4 2 3 4 n(HCl)
4.往稀盐酸溶液中加入 NaAlO2至过量
Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓ AlO2— + 4H+ = Al3+ + 2H2O 1
⑤ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
⑥ Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
⑦ Al2O3+2OH-+=2AlO2-+H2O
⑧ Al3++3OH-=Al(OH)3↓
⑨ Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
⑩ Al(OH)3 +OH-= AlO2-+2H2O ⑾ AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓ ⑿
例4
(2) 、由图示可知完全沉淀时消耗 NaOH溶液160mL，最终溶液中只 【析解】 观察图象可知：(1)、镁、铝溶于 含NaCl ，相当于中和剩余盐酸和溶解Mg、Al 所消耗的盐酸的总量。故 盐酸后，盐酸过量，中和过量盐酸消耗的 NaOH 溶液20 mL。 有： (2)、当沉淀质量不变时，此时沉淀 HCl —————— NaOH (11.6 g)只有Mg(OH)2，则沉淀达到最 (1)36% 0.800mol 0.16L × 5.00mol/L 大量时，Al(OH) 的质量为 (19.4 － 11.6) g ，沉淀减少的过程中，消耗的 NaOH 3 －1