鎂鋁的專題計算（教師用）

南京師范大學附屬揚子中學化學教學案鎂、鋁專題計算（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+【知識網(wǎng)絡】【典型例題】例1.相同質(zhì)量的鎂條分別在氧氣、氮氣、空氣中充分燃燒，所得固體的質(zhì)量由大到小的順序是；過量的鎂條分別在相同狀況下，相同體積的氧氣、氮氣、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：本題假設空氣是氧氣和氮氣的混合物，考查學生對MgO、Mg3N2的熟悉程度，用質(zhì)量差量法可以來解決問題。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)均具有強氧化性）都不能產(chǎn)生H2，加入NaOH溶液只有Al與NaOH溶液反應生成H2而與Mg不反應。而加入HCl，Mg和Al都與鹽酸反應生成H2，所以H2量最多。答案：A方法要領：該題溶液的濃度不是計算的數(shù)據(jù)，而是判斷溶液屬于“濃”或是“稀”。8mol/L以上的HCl、H2SO4、HNO3通常認為是濃酸。解答時要注意：①等物質(zhì)的量的鋁和足量酸（非氧化性的酸）和堿反應放出的氣體相同；②鎂、鋁與硝酸反應不能生成氫氣；③鎂與濃硫酸（18mol/LH2SO4）反應生成SO2氣體，鋁與濃硫酸發(fā)生鈍化（常溫）；④鎂與鹽酸反應產(chǎn)生氫氣，與NaOH溶液不發(fā)生反應。記住Al與H+反應產(chǎn)生H2之間的物質(zhì)的量的關系：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，得到的Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所加NaOH溶液體積（mL）的關系如圖所示，試回答下列問題：（1）圖中A點表示的意義是（2）圖中B點表示的意義是（3）上述兩步總反應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，則此時用去NaOH溶液的體積為。方法要領：有關圖像的問題，通常的解法是“三看”：一看起點：即加入極少量X物質(zhì)時，看能否產(chǎn)生沉淀。二看終點：即加入過量的X物質(zhì)時，看所生成的沉淀能否全部消失。前二“看”直觀，難度較小，所以應先考慮。第三“看“難度大些，要求正確書寫出變化過程中的反應方程式，尤其是方程式中的化學計量數(shù)。A點表示得到Al(OH)3沉淀的最大值B點表示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，寫出有關的化學反應方程式：MgO+2HCl=MgCl2+2H2OAl2O3+6H+=Al3++3H2OMgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaClAlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl依據(jù)化學方程式，僅當溶液中存在NaCl時，鎂鋁全部以Mg(OH)2、Al(OH)3沉淀，沉淀的質(zhì)量達到最大值，當nNaCl=nHCl時沉淀的質(zhì)量最大?！咀兪接柧?】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溶液時沉淀會減少。(1)當加入mLNaOH溶液，可使溶解在硫酸中的Mg2+和Al3+恰好完全沉淀。(2)計算合金溶于硫酸時產(chǎn)生的氫氣在標準狀況下的體積。思路分析：第一問直接運用結(jié)論，當沉淀的量達到最大值的時，溶液中只有Na2SO4，首先我們判斷硫酸是過量的，氫氣不能直接用硫酸中的H+來算。根據(jù)第一問的結(jié)論我們不難發(fā)現(xiàn)，當加入氫氧化鈉溶液的體積為65mL時，此時沉淀的質(zhì)量不是最大值，有一部分的Al(OH)3被過量的5mLNaOH溶解了。設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，實際上就是要求n(Mg)最大值，即a=0時，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?）將關系圖改為B圖時,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）將關系圖改為C圖時,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）如關系圖改為D圖時,求時,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】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，反應結(jié)束后測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，說明鋁粉的量相對鹽酸是過量的，而對NaOH是不足的。與前者反應的鋁粉是2.7g，則與后者反應的鋁粉應為5.4g。2．某研究性學習小組選用一種硬鋁合金（主要含鋁，其次是鎂、硅、銅）進行實驗探究。向1.500g樣品中加入足量鹽酸，待反應完畢后，收集到標準狀況下氣體1736mL。將反應混合物過濾，向濾液中加入過量的NaOH溶液，充分反應后再過濾；向濾液中通入足量的CO2，濾出沉淀。將沉淀加熱蒸干、灼燒，得白色固體2.550g。請計算這種硬鋁合金中含鎂的質(zhì)量分數(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