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1、尖子生培训小专题15 探究镁铝图像问题氢氧化铝在水溶液中会发生酸式和碱式两种电离，既能与碱反应又能与酸反应生成盐和水。氢氧化铝和酸、碱反应时，溶液滴加的顺序不同，所加入的量不同，产物也不同；氢氧化镁只溶于酸。这些性质和量的关系在图像题中有较好的表现，不少同学在解答这一类习题时，往往由于理解分析的不够准确，知识应用不熟练，而出现差错。本专题探讨如何运用数形相结合的方法，解决此类问题。典型问题1 镁铝基本图像例1 下列图像中，纵坐标为沉淀量，横坐标为某溶液中加入的反应物的物质的量，选择合适图像对应的字母填空。（1）AlCl3溶液中加入氨水至过量_。（2）AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量_。（
2、3）AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量_。（4）澄清石灰水中通入过量CO2_。（5）含有少量盐酸的AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液_。（6）含有少量HCl的AlCl3溶液中加入过量氨水_。【思路】解图象试题应注意分析“四点”：“起点”、“折点”、“极点”、“终点”，利用原理引路，图文结合，对号入座。(2)当Al3与Mg2或Cu2或Fe3混合在一起，加入过量的NaOH溶液时，生成的沉淀先增大，后减小，但不能减小为0。【答案】（1） （2） （3） （4） （5） （6）【解析】（1）AlCl3与NH3H2O反应生成Al（OH）3沉淀，沉淀不溶于NH3H2O，故选。（2）A
3、l（OH）3溶于强碱NaOH，现象为先生成沉淀后又溶解，且沉淀量最大点左右加入NaOH的物质的量之比为31，故选。（3）加入NaOH溶液先生成沉淀至最大值，而Al（OH）3又溶于NaOH溶液，故选。（4）由Ca（OH）2+CO2= CaCO3+H2O，CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2，知选。 （5）因NaOH先与HCl反应，后与AlCl3反应，故选。（6）氨水先与HCl反应，再与AlCl3反应生成Al（OH）3沉淀，沉淀不溶解，故选。【方法归纳】有关Al(OH)3的反应图像项目图象离子方程式可溶性铝盐中逐滴加入NaOH溶液至过量。Al33OH=Al(OH)3 Al(OH3)OH=
4、AlO2H2O 总反应：Al3+4OH=AlO+2H2O偏铝酸盐溶液中逐滴加入稀盐酸至过量AlO+H+H2O=Al(OH)3 Al(OH)33H=Al33H2O 总反应：AlO+4H=Al3+2H2O强碱溶液中逐滴加入铝盐溶液至过量Al34OH=AlO2H2O Al33AlO6H2O=4Al(OH)3强酸溶液中逐滴加入偏铝酸盐溶液至过量AlO4H=Al32H2O Al33AlO6H2O=4Al(OH)3向Mg2与Al3的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液HOH=H2O Al33OH=Al(OH)3Mg22OH=Mg(OH)2 Al(OH)3OH=AlO2H2O典型问题2 与定量实验相结合图像题例2 某
5、溶液中可能含有Fe2、Mg2、Cu2、NH4、Al3中的一种或几种。当加入一种淡黄色固体并加热溶液时，有刺激性气体放出和白色沉淀生成，加入淡黄色固体的物质的量（横坐标）与析出沉淀和产生气体的物质的量（纵坐标）的关系，如下图所示。请填写下列空白：在该溶液中含有的离子是，它们的物质的量浓度之比为。所加的淡黄色固体是（化学式）。【思路】本题图像较为复杂，下面的曲线因为是先增大后减少，最终没有转化为o，可知是生成沉淀量的曲线；上面的曲线逐渐形成增大，可知是生成气体量的曲线，当淡黄色固体的物质的量是8mol时，曲线有折点，说明之前生成两种气体，折点后生成一种气体。高考资源网【答案】NH4、Al3、Mg2
6、，n(Mg2)n(Al3) n(NH4)113。Na2O2。【解析】由题意中有刺激性气体放出和白色沉淀生成，所以溶液中一定没有Fe2和Cu2，一定有NH4、Al3、Mg2；所加淡黄色固体只能是Na2O2。本题的图像实际为两个图合在一起，较上的是气体，较下的是沉淀。由纵坐标可知：n(Mg2)nMg(OH)22mol，n(Al3)4molnMg(OH)22mol。当n(Na2O2)8mol时，n(O2)4mol，故n(NH4)n(NH3)10moln(O2)6mol。即n(Mg2)n(Al3)n(NH4)113。【方法指导】解答与定量实验相结合镁铝图像题时，应抓住以下两点：1、沉淀的量不变时，剩余
7、沉淀是氢氧化镁，根据元素守恒又可得出原溶液中镁离子的物质的量或原固体中镁的物质的量；2、沉淀量减少的一段，一般发生的反应为：Al(OH)3OH=AlO2+2H2O，即得到Al(OH)3的量等于参加该段反应的OH的量，再由元素守恒得出原溶液中铝离子的物质的量或原固体中铝的物质的量。 自我检测1 如图纵坐标表示沉淀的质量，横坐标表示所加试剂的体积，请选出曲线变化关系与对应选项相符的实验项（ ）A.往澄清石灰水中逐渐通入SO2气体B.往澄清石灰水中逐渐通入CO2气体C.往AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液D.往NaAlO2溶液中逐滴加入盐酸溶液2 向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液，生
8、成沉淀Al（OH）3的量随AlCl3加入量的变化关系如图所示。则下列离子组在对应的溶液中一定能大量共存的是（ ）A.a点对应的溶液中：Na+、Fe3+、SO42、HCO3B.b点对应的溶液中：Na+、S2、SO42、ClC.c点对应的溶液中：Ag+、Ca2+、NO3、FD.d点对应的溶液中：K+、NH4+、I、CO323. 如图是向MgCl2、AlCl3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. 混合溶液中混c(MgCl2)c(AlCl3)=11B. 混合液中c(MgCl2)c(AlCl3)=31
9、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mOV/mLV1V24. 将0.1mol的镁铝混合物溶于100mL 2 molL1的H2SO4中，然后再滴加1 molL1的NaOH溶液。请回答：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的变化如图所示。当V1160mL时，则金属粉 末中，n(Mg)_mol，V2_mL。若在滴加NaOH溶液的过程中，欲使Mg2、Al3刚好沉淀 完全，则滴入NaOH溶液的体积V (NaOH)_mL。若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量的分数为a，用100mL 2 molL1的H2SO4
10、溶解此混合物后，再加入450mL1 molL1的NaOH溶液，所得沉淀中无Al(OH)3。满足此条件的a的取值范围是_。答案1.【解析】B。CO2与SO2均为酸性氧化物，它们与澄清石灰水反应时，对应曲线变化关系是一样的。由于CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O，CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2，故A、B两项均对应曲线B；向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH，发生的反应有Al3+3OH=Al（OH）3；Al（OH）3+OH=AlO2+2H2O，故C项对应的曲线最高点前后体积比应符合31；向NaAlO2中逐滴加入盐酸，发生以下反应：AlO2+H+H2O=Al（OH）3，Al（OH
11、）3+3H+=Al3+3H2O，故D项对应曲线最高点前后体积比应符合13。2. 【解析】B。向NaOH溶液中逐渐加入AlCl3溶液时发生Al3+4OH=AlO2+2H2O，3AlO2+Al3+6H2O=4Al（OH）3。a点时溶液中有大量OH，与Fe3+、HCO3不能大量共存。b点时溶质为NaCl和NaAlO2，所有离子可以大量共存。c点时溶质为NaCl，与Ag+不能大量共存。d点时溶质为NaCl和AlCl3，Al3+与CO32互相促进水解不能大量共存。3.【解析】B 依所学知识，很容易判断C是正确的。设AlCl3物质的量为1 mol，则生成Al(OH)3为 1 mol，AB段溶解过程消耗Na
12、OH也是1 mol（据反应式），由图推知OV段每等份相当于NaOH量为1 mol，那么OA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，MgCl2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AB，BC两段，前者消耗沉淀后者生成沉淀，从而有关系式：Al(OH)3OHAlO2H+，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。4. 【答案】（1）0.06 440 （2）400 （3）a1【解析】（1）设M
13、g物质的质量为x，Al物质的责为y，结合方程式Mg+H2SO4 = MgSO4+H2、2A1+3H2SO4 = A12(SO4)33H2、H2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O，可得关系式x+y=0.1mol， x+y = 0.12molmol，联立解得x=0.06mol，y=0.04mol。从而不难求得V1、V2的体积。 （2）据反应Mg+H2SO4 = MgSO4+H2、2A1+3H2SO4 = A12(SO4)3+3H2、H2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O， MgSO4+2NaOH = Mg(OH)2+Na2SO4、A12(SO4)3+6NaOH = 2A1(OH)3+3Na2SO4，很明显使Mg2+、Al3+刚好沉淀完全，所需NaOH恰好是H2SO4物质的量的2倍，即0.4mol，体积为400mL。 （3）结合以上所述及Al(OH)3+OH-=AlO2+2H2O和（2）中结论可知，若要使Al3+不形成沉淀，则A13+不能超过0.45mol0.4mol=0.05mol。所以1/2a1。
