鎂鋁的專題計(jì)算（教師用）

南京師范大學(xué)附屬揚(yáng)子中學(xué)化學(xué)教學(xué)案鎂、鋁專題計(jì)算（教師用）HH+、Cu2+OH-ΔOH-OH-H2OAlH+Al3+OH-、NH3.H2O、AlO2、CO32-、HCO3-、S2--酸(H+,弱酸)氣體(CO2,SO2)③(NH4+,Al3+,Fe3+,Mg2+)AlO2-Al(OH)3Al2O3H+【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】【典型例題】例1.相同質(zhì)量的鎂條分別在氧氣、氮?dú)?、空氣中充分燃燒，所得固體的質(zhì)量由大到小的順序是；過(guò)量的鎂條分別在相同狀況下，相同體積的氧氣、氮?dú)?、空氣中充分燃燒，生成的固體產(chǎn)物的質(zhì)量由大到小的順序是。思路分析：本題假設(shè)空氣是氧氣和氮?dú)獾幕旌衔铮疾閷W(xué)生對(duì)MgO、Mg3N2的熟悉程度，用質(zhì)量差量法可以來(lái)解決問(wèn)題。O2>空氣>N2;N2>空氣>O2例2.將等物質(zhì)的量的鎂和鋁相混合,取等質(zhì)量該混合物四份,分別加到足量的下列溶液中,充分反應(yīng)后,放出氫氣最多的是A.3mol/LHClB.4mol/LHNO3C.8mol/LNaOHD.18mol/LH2SO4思路分析：在鎂、鋁混合物中加入HNO3和濃H2SO4（兩物質(zhì)均具有強(qiáng)氧化性）都不能產(chǎn)生H2，加入NaOH溶液只有Al與NaOH溶液反應(yīng)生成H2而與Mg不反應(yīng)。而加入HCl，Mg和Al都與鹽酸反應(yīng)生成H2，所以H2量最多。答案：A方法要領(lǐng)：該題溶液的濃度不是計(jì)算的數(shù)據(jù)，而是判斷溶液屬于“濃”或是“稀”。8mol/L以上的HCl、H2SO4、HNO3通常認(rèn)為是濃酸。解答時(shí)要注意：①等物質(zhì)的量的鋁和足量酸（非氧化性的酸）和堿反應(yīng)放出的氣體相同；②鎂、鋁與硝酸反應(yīng)不能生成氫氣；③鎂與濃硫酸（18mol/LH2SO4）反應(yīng)生成SO2氣體，鋁與濃硫酸發(fā)生鈍化（常溫）；④鎂與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，與NaOH溶液不發(fā)生反應(yīng)。記住Al與H+反應(yīng)產(chǎn)生H2之間的物質(zhì)的量的關(guān)系：n(Al)～3n(H+)～n(OH-)～3/2n(H2)…例3向20mL某物質(zhì)的量濃度的AlCl3溶液中滴入2mol/LNaOH溶液時(shí)，得到的Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所加NaOH溶液體積（mL）的關(guān)系如圖所示，試回答下列問(wèn)題：（1）圖中A點(diǎn)表示的意義是（2）圖中B點(diǎn)表示的意義是（3）上述兩步總反應(yīng)用總的離子方程式可表示為：（4）若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39g，則此時(shí)用去NaOH溶液的體積為。方法要領(lǐng)：有關(guān)圖像的問(wèn)題，通常的解法是“三看”：一看起點(diǎn)：即加入極少量X物質(zhì)時(shí)，看能否產(chǎn)生沉淀。二看終點(diǎn)：即加入過(guò)量的X物質(zhì)時(shí)，看所生成的沉淀能否全部消失。前二“看”直觀，難度較小，所以應(yīng)先考慮。第三“看“難度大些，要求正確書(shū)寫(xiě)出變化過(guò)程中的反應(yīng)方程式，尤其是方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)。A點(diǎn)表示得到Al(OH)3沉淀的最大值B點(diǎn)表示Al(OH)3沉淀完全溶解Al3++4OH-=AlO2-+2H2O體積有兩解V=7.5mL或者V=17.5mL【變式訓(xùn)練1】有氧化鎂、氧化鋁粉末18.2g將它溶于500mL4mol/L的鹽酸里，若要使沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值，則需加入2mol/L的氫氧化鈉溶液的體積為A．1000mLB．500mLC．100mLD．1500mL根據(jù)題意，寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式：MgO+2HCl=MgCl2+2H2OAl2O3+6H+=Al3++3H2OMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaClAlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl依據(jù)化學(xué)方程式，僅當(dāng)溶液中存在NaCl時(shí)，鎂鋁全部以Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀，沉淀的質(zhì)量達(dá)到最大值，當(dāng)nNaCl=nHCl時(shí)沉淀的質(zhì)量最大?！咀兪接?xùn)練2】將5.1g鎂鋁合金溶于60mL5.0mol/LH2SO4溶液中。完全溶解后再加入65mL10.0mol/L的NaOH溶液，得到沉淀的質(zhì)量9.7g，繼續(xù)滴加NaOH溶液時(shí)沉淀會(huì)減少。(1)當(dāng)加入mLNaOH溶液，可使溶解在硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀。(2)計(jì)算合金溶于硫酸時(shí)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積。思路分析：第一問(wèn)直接運(yùn)用結(jié)論，當(dāng)沉淀的量達(dá)到最大值的時(shí)，溶液中只有Na2SO4，首先我們判斷硫酸是過(guò)量的，氫氣不能直接用硫酸中的H+來(lái)算。根據(jù)第一問(wèn)的結(jié)論我們不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入氫氧化鈉溶液的體積為65mL時(shí)，此時(shí)沉淀的質(zhì)量不是最大值，有一部分的Al(OH)3被過(guò)量的5mLNaOH溶解了。設(shè)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【變式訓(xùn)練3】把一塊鎂鋁合金投入到1mol/LHCl溶液里,待合金完全溶解后,往溶液里加入1mol/LNaOH溶液,生成沉淀的物質(zhì)的量隨加入NaOH溶液體積變化的關(guān)系如右圖A所示:(1)求a的范圍(2)求的最大值思路分析：由圖知，沉淀Al3+和溶解Al(OH)3所需NaOH溶液的體積為（90-80）mL×4=40mL，則沉淀Mg2+和中和可能剩余的H+所需NaOH溶液的體積為50mL，即a的范圍是：0≤a＜50。由圖知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，實(shí)際上就是要求n(Mg)最大值，即a=0時(shí)，n(Mg)最大且為：1mol/L×50×10-3L/2=2.5×10-2mol，不難求出：n(Mg)/n(Al)=2.5×10-2mol/10-2mol=2.5?！狙由臁ね卣埂浚?）將關(guān)系圖改為B圖時(shí),求a的范圍思路分析：沉淀Al3+、溶解Al(OH)3，需NaOH溶液體積4(a-80)，使Mg2+、Al3+沉淀及Al(OH)3溶解需NaOH溶液總體積為：(a-30)。即a-30＞4(a-80),a＜290/3mL。故80＜a＜290/3（2）將關(guān)系圖改為C圖時(shí),求a的范圍沉淀Al3+溶解Al(OH)3，需NaOH溶液體積4(90-a)mL，而NaOH用于沉淀和溶解沉淀總體積(90-30)mL，即(90-30)＞4(90-a),a＞75，故75＜a＜90。（3）如關(guān)系圖改為D圖時(shí),求時(shí),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溶液體積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由題意［(4a1-3a2)×10-3/2mol］÷(a2-a1)×10-3mol=2，a1/a2=7/8【鞏固練習(xí)】1甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol/L的鹽酸和氫氧化鈉溶液，向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)得生成的氣體體積比為甲:乙=1:2，則加入鋁粉的質(zhì)量為A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.6g思路分析：根據(jù)鋁與鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)的方程式判斷，若在含等物質(zhì)的量的HCl和NaOH溶液中分別加入足量的鋁粉，產(chǎn)生的H2之比為1:3。而題中為1:2，說(shuō)明鋁粉的量相對(duì)鹽酸是過(guò)量的，而對(duì)NaOH是不足的。與前者反應(yīng)的鋁粉是2.7g，則與后者反應(yīng)的鋁粉應(yīng)為5.4g。2．某研究性學(xué)習(xí)小組選用一種硬鋁合金（主要含鋁，其次是鎂、硅、銅）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。向1.500g樣品中加入足量鹽酸，待反應(yīng)完畢后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體1736mL。將反應(yīng)混合物過(guò)濾，向?yàn)V液中加入過(guò)量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后再過(guò)濾；向?yàn)V液中通入足量的CO2，濾出沉淀。將沉淀加熱蒸干、灼燒，得白色固體2.550g。請(qǐng)計(jì)算這種硬鋁合金中含鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。[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