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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．數(shù)形結(jié)合理解Na2CO3、NaHCO3與HCl反應 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。 反應類型 圖像 離子反應 (按反應先后順序書寫) 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(標準狀況)的關(guān)系如圖所示： (1)加入35 mL鹽酸時，產(chǎn)生CO2的體積為(標準狀況)________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－反應生成H2O，待OH－消耗完，H＋再與CO反應生成HCO。AB段發(fā)生反應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在標準狀況下的體積為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　當向100 mL NaOH溶液中通入一定量的CO2氣體時，反應有兩種可能情況：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在標準狀況下的體積為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” ①一維坐標分析法：結(jié)合極值，畫出數(shù)軸，分段分析； ②二維坐標分析法：橫坐標代表反應物的量，縱坐標代表產(chǎn)物的量，結(jié)合極值，分析產(chǎn)物的量隨反應物的量的變化情況并畫出相應曲線。 [綜合訓練] 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點時已參加反應的AlCl3和NaOH的物質(zhì)的量之比為________。 (2)AB段曲線所表示的反應的離子方程式為_______________________________ ________________________________________________________________________。 (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反應生成Al(OH)3和NaCl 的過程，反應的化學方程式為AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl，A點時已參加反應的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，對應溶液體積為＝0.060 L＝60 mL；與NH反應的NaOH的物質(zhì)的量為0.1 mol，對應的溶液體積為＝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)