《通用版2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物3.2難點專攻碳酸鈉碳酸氫鈉及氫氧化鋁的圖像學(xué)案含解析.doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《通用版2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第三章金屬及其化合物3.2難點專攻碳酸鈉碳酸氫鈉及氫氧化鋁的圖像學(xué)案含解析.doc(8頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第2課時 難點專攻——碳酸鈉、碳酸氫鈉與氫氧化鋁的圖像問題
考點一 有關(guān)Na2CO3、NaHCO3的圖像分析
1.?dāng)?shù)形結(jié)合理解Na2CO3、NaHCO3與HCl反應(yīng)
a代表未生成氣體時,消耗的HCl的物質(zhì)的量;b表示從開始生成氣體到氣體量達到最大值時消耗的HCl的物質(zhì)的量;c代表生成CO2的物質(zhì)的量。
反應(yīng)類型
圖像
離子反應(yīng)
(按反應(yīng)先后順序書寫)
向NaHCO3溶液中逐滴加入鹽酸
HCO+H+===CO2↑+H2O
向Na2CO3溶液中逐滴加入鹽酸
H++CO===HCO、HCO+H+===CO2↑+H2O
向Na2CO3、NaOH的混合溶液中逐滴加入鹽酸
OH-+H+===H2O、H++CO===HCO、HCO+H+===CO2↑+H2O
向Na2CO3、NaHCO3的混合溶液中逐滴加入鹽酸
H++CO===HCO、HCO+H+===CO2↑+H2O
2.CO2與NaOH反應(yīng)后的溶液中溶質(zhì)組成分析
將CO2通入NaOH溶液,依據(jù)的大小,溶質(zhì)組成可能有四種情況,如圖數(shù)軸所示:
[典例] 將一定體積的CO2通入一定濃度的NaOH溶液中,為了測定所得溶液的成分,向該溶液中逐滴加入1 molL-1的鹽酸,所加鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的關(guān)系如圖所示:
(1)加入35 mL鹽酸時,產(chǎn)生CO2的體積為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)________mL。
(2)溶液中所含溶質(zhì)及物質(zhì)的量為_______________________________________。
[解析] (1)由圖像所示消耗鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積可知,該溶液的溶質(zhì)是NaOH和Na2CO3。OA段H+先與OH-反應(yīng)生成H2O,待OH-消耗完,H+再與CO反應(yīng)生成HCO。AB段發(fā)生反應(yīng)H++HCO===CO2↑+H2O,加入35 mL鹽酸時,產(chǎn)生的n(CO2)=n(H+)=(35-25)mL10-3 LmL-11 molL-1=0.01 mol,則V(CO2)=22.4 Lmol-10.01 mol=0.224 L=224 mL。(2)由H++CO===HCO及H++HCO===CO2↑+H2O可知,n(CO)=(45-25)mL10-3 LmL-11 molL-1=0.02 mol,故OA段與H+反應(yīng)的OH-為25 mL10-3 LmL-11 molL-1-0.02 mol=0.005 mol,即溶液中含NaOH 0.005 mol、Na2CO3 0.02 mol。
[答案] (1)224 (2)NaOH 0.005 mol、Na2CO3 0.02 mol
[備考方略] 依據(jù)圖像特點判斷溶質(zhì)成分的方法
(1)若a=0(即圖像從原點開始)
溶液中的溶質(zhì)為NaHCO3
(2)若V(Oa)=V(ab)(即Oa段與ab段消耗鹽酸的體積相同)
溶液中的溶質(zhì)為Na2CO3
(3)若V(Oa)>V(ab)(即Oa段消耗鹽酸的體積大于ab段消耗鹽酸的體積)
溶液中的溶質(zhì)為Na2CO3和NaOH
(4)若V(Oa)
AB。
則下列分析與判斷不正確的是( )
A.M中只有一種溶質(zhì)的有①和③
B.M中有兩種溶質(zhì)的有②和④
C.②圖顯示M中c(NaHCO3)AB,說明含有NaOH和Na2CO3兩種溶質(zhì),B、D項正確;C項,圖②中OA2OA時,M中c(NaHCO3)>c(Na2CO3),錯誤。
3.向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2氣體,充分反應(yīng)后,再向所得溶液中逐滴加入0.2 molL-1的鹽酸,產(chǎn)生CO2的體積與所加鹽酸的體積之間的關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是( )
A.原NaOH溶液的濃度為0.2 molL-1
B.通入CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為448 mL
C.通入CO2后,所得溶液的溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為n(NaOH)∶n(Na2CO3)=1∶3
D.通入CO2后,所得溶液的溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=1∶1
解析:選A 當(dāng)向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2氣體時,反應(yīng)有兩種可能情況:2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O或NaOH+CO2===NaHCO3。再加入鹽酸100 mL時,無論是NaOH、NaHCO3還是Na2CO3都會生成NaCl,當(dāng)鹽酸體積為100 mL時,n(Na+)=n(Cl-),所以n(NaOH)=n(HCl)=0.02 mol,溶質(zhì)為NaCl時所用NaOH溶液和鹽酸的體積相同,那么濃度也相同,即原NaOH溶液的濃度為0.2 molL-1,A項正確。鹽酸由25 mL滴至100 mL時,發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,消耗鹽酸0.015 mol,生成CO2 0.015 mol,故通入CO2后溶液的溶質(zhì)為Na2CO3和NaHCO3;設(shè)通入CO2后所得溶液中的Na2CO3為x mol,NaHCO3為y mol,根據(jù)原子守恒:2x+y=0.02、x+y=0.015,解得x=0.005,y=0.01,所得溶液的溶質(zhì)成分的物質(zhì)的量之比為n(NaHCO3)∶n(Na2CO3)=2∶1,C、D項錯誤。根據(jù)碳原子守恒,通入CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為336 mL,B項錯誤。
考點二 有關(guān)Al(OH)3的圖像分析與計算
1.可溶性鋁鹽溶液與NaOH溶液反應(yīng)的圖像
滴加順序
向Al3+中滴加OH-
向OH-中滴加Al3+
現(xiàn)象
立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失
無沉淀(有但即溶)→沉淀→漸多→最多→不消失
圖像
離子方程式
OA段
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
4OH-+Al3+===AlO+2H2O
AB段
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
3AlO+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓
2.偏鋁酸鹽溶液與鹽酸反應(yīng)的圖像
滴加順序
向AlO中滴加H+
向H+中滴加AlO
現(xiàn)象
立即產(chǎn)生白色沉淀→漸多→最多→漸少→消失
無沉淀(有但即溶)→沉淀→漸多→最多→不消失
圖像
離子方程式
OA段
AlO+H++H2O===Al(OH)3↓
4H++AlO=== Al3++2H2O
AB段
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
1.向AlCl3溶液中逐滴加入氨水或NaAlO2溶液至過量
圖像
離子方程式
Al3++3NH3H2O=== Al(OH)3↓+3NH或Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
2.向NaAlO2溶液中通入CO2或加入AlCl3至過量
圖像
離子方程式
AlO+CO2+2H2O===Al(OH)3↓+HCO
或3AlO+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓
3.向MgCl2、AlCl3和鹽酸的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液至過量
圖像
離子方程式
OA段
H++OH-===H2O
AB段
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓Al3++3OH-===Al(OH)3↓
BC段
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
4.向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入鹽酸(NaOH與鹽酸的物質(zhì)的量濃度相等)
圖像
離子方程式
OA段
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
AB段
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
BC段
AlO+H++H2O===Al(OH)3↓
CD段
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
5.向含MgCl2、AlCl3、鹽酸、NH4Cl的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液至過量
圖像
離子方程式
OA段
H++OH-===H2O
AB段
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓
BC段
NH+OH-===NH3H2O
CD段
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
6.把Ba(OH)2溶液逐滴加入到明礬溶液中至過量
圖像
離子方程式
OA段
2Al3++3SO+3Ba2++6OH-
===2Al(OH)3↓+3BaSO4↓
AB段
2Al(OH)3+SO+Ba2++2OH-
===BaSO4↓+2AlO+4H2O
[典例] 向含Al2(SO4)3和AlCl3的混合溶液中逐滴加入1 molL-1 Ba(OH)2溶液至過量,加入Ba(OH)2溶液的體積和所得沉淀的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖,下列說法不正確的是( )
A.圖中C點鋁元素存在形式是AlO
B.向D點溶液中通入CO2氣體,立即產(chǎn)生白色沉淀
C.原混合溶液中c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2
D.OA段反應(yīng)的離子方程式為2Al3++3SO+3Ba2++8OH-===2AlO+3BaSO4↓+4H2O
[解析] C點生成BaSO4(3 mol)沉淀和Ba(AlO2)2,此時鋁元素以AlO的形式存在,A正確;D點溶液溶質(zhì)為Ba(AlO2)2和Ba(OH)2,通入CO2氣體,立即產(chǎn)生BaCO3和Al(OH)3沉淀,B正確;B點為Al(OH)3和BaSO4沉淀,此時Al(OH)3的物質(zhì)的量為7 mol-3 mol=4 mol,故原混合液中有1 mol Al2(SO4)3,AlCl3物質(zhì)的量為4 mol-1 mol2=2 mol,即c[Al2(SO4)3]∶c(AlCl3)=1∶2,C正確;OA段反應(yīng)的離子方程式為2Al3++3SO+3Ba2++6OH-===3BaSO4↓+2Al(OH)3↓,D錯誤。
[答案] D
[備考方略] Al(OH)3沉淀圖像題的分析方法
Al(OH)3可以溶解在強酸、強堿中,但不溶于氨水和碳酸。所以圍繞Al3+與強酸、強堿的反應(yīng)存在過量問題。解決過量問題常借助“一種思維”和“兩種方法”。
(1)“一種思維”——極值思維模型
(2)“兩種方法”
①一維坐標(biāo)分析法:結(jié)合極值,畫出數(shù)軸,分段分析;
②二維坐標(biāo)分析法:橫坐標(biāo)代表反應(yīng)物的量,縱坐標(biāo)代表產(chǎn)物的量,結(jié)合極值,分析產(chǎn)物的量隨反應(yīng)物的量的變化情況并畫出相應(yīng)曲線。
[綜合訓(xùn)練]
1.某實驗小組對含有Al3+的一種未知溶液進行了如下實驗分析:
順序
實驗操作
實驗現(xiàn)象
①
滴入少量NaOH溶液
無明顯變化
②
在操作①的基礎(chǔ)上,繼續(xù)滴加NaOH溶液
產(chǎn)生白色沉淀
③
在操作②的基礎(chǔ)上,滴入過量的NaOH溶液
白色沉淀明顯減少
實驗小組經(jīng)定量分析,得出如圖所示沉淀的物質(zhì)的量與滴入NaOH溶液體積的關(guān)系。下列說法錯誤的是( )
A.該未知溶液中至少含有三種陽離子
B.滴加的NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為5 molL-1
C.若溶液中只含三種陽離子且另一種離子為二價金屬陽離子,則a=10
D.若將最終沉淀過濾、洗滌、灼燒,得到固體的質(zhì)量一定為6 g
解析:選D 由圖像信息可知,混合液中至少含有H+、Al3+和另外一種金屬陽離子(其可與NaOH溶液反應(yīng)生成沉淀,同時沉淀不溶于NaOH溶液),A項正確;溶解0.05 mol Al(OH)3消耗的NaOH溶液的體積為10 mL,由離子方程式Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O可知,NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度是5 molL-1,B項正確;由圖像信息可知,另外一種沉淀為0.15 mol,若溶液中只含三種陽離子且另外一種離子為二價金屬陽離子,則消耗的NaOH溶液的體積為60 mL,又因為生成Al(OH)3消耗的NaOH溶液為30 mL,可知沉淀二價金屬陽離子、生成Al(OH)3、溶解Al(OH)3共消耗NaOH溶液的體積為100 mL,故a=110-100=10,C項正確;由題目已知信息不能確定另外的金屬陽離子,故不能確定最終沉淀的質(zhì)量,D項錯誤。
2.如圖所示為向一定量AlCl3溶液中加入NaOH溶液后,產(chǎn)生Al(OH)3白色沉淀的質(zhì)量與NaOH的物質(zhì)的量之間的關(guān)系曲線。
請回答下列問題:
(1)A點時已參加反應(yīng)的AlCl3和NaOH的物質(zhì)的量之比為________。
(2)AB段曲線所表示的反應(yīng)的離子方程式為_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)向B處生成的溶液中通入二氧化碳,可觀察到的現(xiàn)象是
________________________________________________________________________。
(4)向含有0.1 mol NH4Al(SO4)2的溶液中逐滴加入 5 molL-1 NaOH溶液,開始發(fā)現(xiàn)溶液中出現(xiàn)白色沉淀并逐漸增多;一段時間后有刺激性氣味的氣體逸出;最后白色沉淀逐漸減少并最終消失。請在圖中畫出生成沉淀的物質(zhì)的量與加入NaOH 溶液體積的關(guān)系示意圖。
解析:(1)分析題中圖像可知,OA段表示的是AlCl3和NaOH反應(yīng)生成Al(OH)3和NaCl 的過程,反應(yīng)的化學(xué)方程式為AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl,A點時已參加反應(yīng)的AlCl3和NaOH 的物質(zhì)的量之比為1∶3。
(2)AB段是Al(OH)3沉淀溶解的過程,反應(yīng)生成NaAlO2和H2O,離子方程式為Al(OH)3+OH-===AlO +2H2O。
(3)向B處生成的溶液中通入二氧化碳,發(fā)生反應(yīng)2AlO +CO2+3H2O===2Al(OH)3↓+CO,生成Al(OH)3 白色沉淀。
(4)含有0.1 mol NH4Al(SO4)2的溶液中含有NH 的物質(zhì)的量為0.1 mol,Al3+的物質(zhì)的量為 0.1 mol,逐滴加入5 molL-1NaOH 溶液,依次發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 Al3+ +3OH-===Al(OH)3↓,NH+OH-===NH3↑+H2O,Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O。先生成Al(OH)3沉淀,消耗NaOH的物質(zhì)的量為0.3 mol,對應(yīng)溶液體積為=0.060 L=60 mL;與NH反應(yīng)的NaOH的物質(zhì)的量為0.1 mol,對應(yīng)的溶液體積為=0.020 L=20 mL;生成的Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為0.1 mol,溶解0.1 mol Al(OH)3沉淀需要消耗NaOH的物質(zhì)的量為0.1 mol,則對應(yīng)的溶液的體積為20 mL,依據(jù)沉淀的物質(zhì)的量和消耗NaOH溶液的體積畫出圖像。
答案:(1)1∶3
(2)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
(3)生成白色沉淀
(4)
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