高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn):偏鋁酸鹽

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


偏鋁酸鹽:


偏鋁酸鹽是指含有“AlO2-”集團(tuán)的鹽,是鋁及其氧化物與強(qiáng)堿反應(yīng)的產(chǎn)物。
例如Al(OH)3+OH-?AlO2-+2H2O。


偏鋁酸鹽的性質(zhì)用離子方程式表示如下: ①偏鋁酸鹽溶液發(fā)生水解反應(yīng),溶液呈堿性。 ALO2-+2H2O==AL(OH)3+OH- ②偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)與強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng):適量強(qiáng)酸:ALO2-+H+H2O==AL(OH)3 過(guò)量強(qiáng)酸:ALO2-+4H+==AL3++2H2O 與弱酸(H2CO3)發(fā)生反應(yīng):即通入CO2氣適量CO2:2ALO2-+CO2+3H2O==2AL(OH)3+CO32- 過(guò)量CO2:ALO2-+CO2+2H2O==AL(OH)3+HCO3- ③鋁鹽與偏鋁酸鹽溶液反應(yīng): AL3++3ALO2-+6H2O==4AL(OH)3 偏鋁酸鹽也可以理解為兩性物質(zhì)Al鹽偏堿性的鹽。AlO2-+H+(少量)+H2O==Al(OH)3
AlO2-+4H+(過(guò)量)==Al3++2H2O



偏鋁酸鹽的性質(zhì):


偏鋁酸鹽的性質(zhì)用離子方程式表示如下:
①偏鋁酸鹽溶液發(fā)生水解反應(yīng),溶液呈堿性。AlO2-+2H2O==Al(OH)3+OH-
②偏鋁酸鹽與酸反應(yīng)與強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng):
適量強(qiáng)酸:AlO2-+H++H2O==Al(OH)3
過(guò)量強(qiáng)酸:AlO2-+4H+==Al3++2H2O
與弱酸(H2CO3)發(fā)生反應(yīng):即通入適量CO2:2AlO2-+CO2+3H2O==2Al(OH)3+CO32-
過(guò)量CO2:AlO2-+CO2+2H2O==Al(OH)3+HCO3-
③鋁鹽與偏鋁酸鹽溶液反應(yīng):Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3偏鋁酸鹽也可以理解為兩性物質(zhì)Al鹽偏堿性的鹽。



方法與技巧:


偏鋁酸鹽是在強(qiáng)堿性條件下生成的,所以它的存在環(huán)境也是強(qiáng)堿性環(huán)境,在離子共存題目中,經(jīng)常遇到含有AlO2-的情況,遇到這樣的題目,我們可以認(rèn)為該溶液中含有OH-,與很多顯酸性的離子不共存。例如:AlO2-與Al3+、Fe3+、NH4+、HCO3-等常見(jiàn)離子不共存。




“鋁三角”關(guān)系:



Al3++3OH-===Al(OH)3
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
AlO2-+4H+===Al3++2H2O




相關(guān)高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn):碳酸鈉

碳酸鈉(Na2CO3):


(1)俗名:純堿或蘇打;白色粉末,易溶于水,穩(wěn)定;可用于制玻璃、肥皂、造紙、防治等
(2)與H+反應(yīng):CO32-+2H+==CO2↑+H2O
(3)與NaOH不反應(yīng)
(4)與石灰水反應(yīng):CO32-+Ca2+==CaCO3
(5)與氯化鋇反應(yīng):CO32-+Ba2+==BaCO3
(6)與CO2反應(yīng):CO32-+CO2+H2O==2HCO3-



碳酸鈉的物理性質(zhì):


碳酸鈉常溫下為白色粉末或顆粒。溶于水和甘油,不溶于乙醇。水溶液呈強(qiáng)堿性,pH11.6。
碳酸鈉是一種強(qiáng)堿鹽,溶于水后發(fā)生水解反應(yīng)(碳酸鈉水解會(huì)產(chǎn)生碳酸氫鈉和氫氧化鈉),使溶液顯堿性,有一定的腐蝕性,能與酸進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)。
穩(wěn)定性 穩(wěn)定性較強(qiáng),但高溫下也可分解,生成氧化鈉和二氧化碳。長(zhǎng)期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳,生成碳酸氫鈉,并結(jié)成硬塊。吸濕性很強(qiáng),很容易結(jié)成硬塊,在高溫下也不分解。含有結(jié)晶水的碳酸鈉有3種:Na2CO3?H2O、Na2CO3?7H2O和Na2CO3?10H2O。


碳酸鈉的用途:


用于制玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè),也用作食品工業(yè)發(fā)酵劑。



Na2CO3、NaHCO3的性質(zhì)比較:











































表示名稱碳酸鈉碳酸氫鈉
化學(xué)式Na2CO3NaHCO3
俗稱蘇打小蘇打
物理性質(zhì)色態(tài)白色粉末白色晶體
溶解性易溶于水能溶于水
化學(xué)性質(zhì)與鹽酸反應(yīng)Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2
熱穩(wěn)定性很穩(wěn)定受熱分解:2NaHCO3=(加熱)=Na2CO3+H2O+CO2
與NaOH反應(yīng)不反應(yīng)NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
相互轉(zhuǎn)化Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
2NaHCO3=(加熱)=Na2CO3+H2O+CO2


Na2CO3、NaHCO3的鑒別:



Na2CO3、NaHCO3與足量鹽酸反應(yīng)的比較:




Na2CO3溶液與鹽酸反應(yīng):


滴加順序不同,現(xiàn)象不同,化學(xué)方程式不同。
①向鹽酸里逐滴加入Na2CO3溶液(開始時(shí)酸過(guò)量) 2HCl+Na2CO3===2NaCl+CO2↑+H2O
②向Na2CO3溶液里逐滴加入鹽酸(開始時(shí)酸不足) HCl+Na2CO3==NaCl+NaHCO3(無(wú)氣泡) HCl+NaHCO3==NaCl+CO2↑+H2O(后來(lái)有氣泡)
[特別提醒]
(1)Na2CO3和鹽酸可以用互滴法鑒別。
(2)滴加順序不同,放出CO2的量可能相同,也可能不同。



碳酸鈉、碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)的基本圖像的歸納總結(jié):


(1)向Na2CO3中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖3所示(設(shè)NaOH、Na2CO3的物質(zhì)的量之比x∶y=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入鹽酸,消耗HCl的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖4所示(設(shè)Na2CO3、NaHCO3的物質(zhì)的量之比m∶n=1∶1,其他比例時(shí)的圖像略)。




相關(guān)高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn):鋁鹽(鋁離子)

鋁鹽:


鋁鹽是指正三價(jià)鋁離子和酸根陰離子組成的鹽,一般來(lái)說(shuō)呈白色或無(wú)色晶體,溶于水,個(gè)別不溶于水。
常用的鋁鹽主要有三氯化鋁、硫酸鋁和明礬。
(1)與堿反應(yīng):Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3
Al3++4OH-(過(guò)量)== AlO2-+2H2O
(2)Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3



鋁鹽的性質(zhì):


Al3+易水解,顯酸性Al3++3H2O==Al(OH)3+3H+
(1)與堿反應(yīng):Al3++3OH-(少量)==Al(OH)3
Al3++4OH-(過(guò)量)==AlO2-+2H2O
(2)易發(fā)生雙水解:Al3++3AlO2-+6H2O==4Al(OH)3



鋁鹽與強(qiáng)堿溶液作用生成Al(OH)3沉淀的計(jì)算
反應(yīng)關(guān)系如下:
(1)Al3++3OH-==Al(OH)3(生成沉淀)
(2)Al(OH)3+OH-==AlO2-+2H2O(沉淀溶解)
(3)Al3++4OH-==AlO2-+2H2O(生成沉淀,又恰好溶解)
分析以上三個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式,所得Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量與n(Al3+)、n(OH-)的關(guān)系為:
當(dāng)≤3時(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=n(OH-)
當(dāng)≥4時(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=0

當(dāng)3<<4時(shí),所得沉淀的物質(zhì)的量:n[Al(OH)3]=4n(Al3+)-n(OH-)

2、有關(guān)Al(OH)3的圖像分析
①向溶液中滴加溶液

O~A段:
A~B段:
②向強(qiáng)堿溶液中滴入鋁鹽溶液

O~A段:
A~B段:
③向鋁鹽溶液中滴入氨水或向氨水中滴加鋁鹽溶液
A. 向鋁鹽中滴加氨水時(shí),當(dāng)氨水增加到時(shí),產(chǎn)生最大沉淀量

B. 向氨水中滴加鋁鹽溶液時(shí),開始時(shí)氨水過(guò)量,如圖所示


分析得:氫氧化鋁不溶于弱堿氨水中。
④向偏鋁酸鹽溶液中滴入強(qiáng)酸

O~A段:
O~B段:
⑤向鹽酸中滴加偏鋁酸鹽溶液

O~A段:
A~B段:



“鋁三角”關(guān)系:



Al3++3OH-===Al(OH)3
Al(OH)3+OH-===AlO2-+2H2O
Al3++4OH-===AlO2-+2H2O
AlO2-+2H2O+CO2===Al(OH)3↓+HCO3-
AlO2-+H++H2O===Al(OH)3
AlO2-+4H+===Al3++2H2O



典型例題解析:


在50mLbmol?L-1的AlCl3溶液中加入50mLamol?L-1NaOH溶液。
(1)當(dāng)a≤3b時(shí),生成Al(OH)3沉淀的物質(zhì)的量為________。
(2)當(dāng)a、b滿足________條件時(shí),無(wú)沉淀產(chǎn)生。
(3)當(dāng)a、b滿足________條件時(shí),先有沉淀生成,后又有部分沉淀溶解,此時(shí)Al(OH)3的質(zhì)量為________g!
解析:依題意知,在AlCl3溶液中加入NaOH溶液有如下兩個(gè)反應(yīng)發(fā)生: AlCl3+3NaOH===Al(OH)3↓+3NaCl ①
AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O ②
根據(jù)以上兩反應(yīng)可以看出:
(1)當(dāng)a≤3b時(shí),只發(fā)生第一個(gè)反應(yīng),此時(shí)NaOH不足量,產(chǎn)生沉淀的量取決于NaOH。3n[Al(OH)3]=n(NaOH)?。所以答案為0.05a/3mol。
(2)如果無(wú)沉淀生成,Al元素全部以AlO2形式存在。 n(AlCl3)∶n(NaOH)≤1∶4,即a∶b≥4∶1,所以答案為a≥4b。
(3)此種情況應(yīng)當(dāng)是兩個(gè)反應(yīng)均發(fā)生,鋁元素以Al(OH)3和AlO2兩種形式存在。符合關(guān)系:,整理得:3b<a<4b或


求沉淀的量的方法很多。
解法一:聯(lián)立方程法。
設(shè)反應(yīng)①中,AlCl3物質(zhì)的量為x,則Al(OH)3為x,NaOH為3x。
反應(yīng)②中AlCl3物質(zhì)的量為y,NaOH為4y。     
       
解得x=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。 m[Al(OH)3]=78g?mol-1×0.05(4b-a)mol=3.9(4b-a)g。
解法二:守恒法。此種條件下,溶液中的離子有Na、Cl、AlO2-!   
n(AlO2-)=n(Na)-n(Cl)=0.05amol-0.05×3bmol!   
n[Al(OH)3]=n(Al3+)-n(AlO2-)=0.05bmol-(0.05amol-0.15bmol)=(0.2b-0.05a)mol=0.05(4b-a)mol。    
m[Al(OH)3]=78g?mol-1×0.05(4b-a)mol =3.9(4b-a)g。    
【答案】 



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