2019版高考化学总复习第3章金属及其重要化合物微专题强化突破4数形结合思想突破“铝三角”的图像与计算问题专题集训新人教版

微专题强化突破4 数形结合思想突破“铝三角”的图像与计算问题一、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 mol×30.15 mol×2a×103 L×5 mol/L0.1 L×5 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/L×0.1 L0.3 mol，n(NaOH)3 mol/L×0.1 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 mol·L1HCl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 mol×78 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 mol·L1Ba(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 mol×22 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 mol·L1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)向含有NaAlO2、Na2SiO3、NaOH的溶液中加入过量盐酸发生反应得到AlCl3、NaCl、H2SiO3；滤液为AlCl3、NaCl、HCl的混合溶液。用惰性电极电解滤液，在阴极发生反应：2H2e=H2，由于破坏了附近的水的电离平衡，溶液中OH的浓度增大，OH与溶液中的Al3发生反应形成Al(OH)3沉淀。在阳极发生反应：2Cl2e=Cl2。当溶液呈碱性时，又发生反应：Al(OH)3OH=AlO2H2O，沉淀又逐渐溶解而消失。(5)两种碱性溶质是NaOH和NaAlO2，设其物质的量浓度为x mol·L1，根据题意有x×10.0x×10.0×40.100×50.0，则x0.100，即NaOH和NaAlO2的浓度均为0.100 mol·L1。加入50.0 mL盐酸溶液发生的离子反应的先后顺序是HOH=H2O、AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O。由于NaOH和NaAlO2的物质的量浓度相等，所以它们的物质的量都是0.100 mol·L1×0.01 L0.001 mol。NaOH与HCl反应消耗10 mL 盐酸；NaAlO2与盐酸反应形成Al(OH)3沉淀消耗10 mL 盐酸；溶解Al(OH)3沉淀消耗30 mL 盐酸。答案：(1)NaOH、NaAlO2、Na2SiO3(2)CO22OH=COH2O、CO23H2O2AlO=2Al(OH)3CO(3)BAC(4)Al(OH)3OH=AlO2H2O(5)HOH=H2O、AlOHH2O=Al(OH)3、Al(OH)33H=Al33H2O图像如图所示