Question

在m mLbmol/LAlCl₃溶液中加入等体积amol/LNaOH溶液，回答下列问题：
（1）当a≤3b时，生成Al（OH）₃沉淀的物质的量为

 

mol．
（2）当a、b满足

 

条件时，无沉淀生成．
（3）当a、b满足

 

、

 

条件时，有沉淀生成．生成的Al（OH）₃沉淀的物质的质量分别为

 

g和

 

g．

Answer 1

考点：镁、铝的重要化合物,化学方程式的有关计算

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：NaOH溶液与AlCl₃溶液混合，发生反应：①AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，②AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，
当n（NaOH）：n（AlCl₃）≤3：1，只发生反应①，氢氧化钠完全反应，氯化铝可能恰好反应，也可能有剩余，根据氢氧化钠计算生成氢氧化铝的物质的量；
当n（NaOH）：n（AlCl₃）≥4：1，只发生反应②，氯化铝完全反应，氢氧化钠可能恰好反应、也可能有剩余，没有氢氧化铝生成；
当3：1＜n（NaOH）：n（AlCl₃）＜4：1，发生反应①、②，氯化铝与氢氧化钠都完全反应，铝元素以氢氧化铝、偏铝酸钠存在；据此解答．

解答： 解：NaOH溶液与AlCl₃溶液混合，发生反应：①AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，②AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，
当n（NaOH）：n（AlCl₃）≤3：1，只发生反应①，氢氧化钠完全反应，氯化铝可能恰好反应，也可能有剩余，根据氢氧化钠计算生成氢氧化铝的物质的量；
当3：1＜n（NaOH）：n（AlCl₃）＜4：1，发生反应①、②，氯化铝与氢氧化钠都完全反应，铝元素以氢氧化铝、偏铝酸钠存在；
当n（NaOH）：n（AlCl₃）≥4：1，只发生反应②，氯化铝完全反应，氢氧化钠可能恰好反应、也可能有剩余，没有氢氧化铝生成，
（1）当a≤3b时，即n（NaOH）：n（AlCl₃）≤3：1，只发生反应①，且AlCl₃过量，氢氧化钠完全反应，生成沉淀用氢氧化钠的量计算：
AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，
      3mol     1mol
     0.001ma  n（Al（OH）₃）
 n（Al（OH）₃）=

0.001ma

3

mol；
故答案为：

0.001ma

3

mol；
（2）若无沉淀生成，则反应①②都发生，且反应①中生成的氢氧化铝在反应②中完全反应，即：氯化铝完全反应，氢氧化钠可能恰好反应、也可能有剩余，可以看做发生反应；AlCl₃+4NaOH═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O
n（NaOH）：n（AlCl₃）≥4：1，故0.001ma：：0.001mb≥4：1，整理得：a≥4b；
故答案为：a≥4b；
（3）有沉淀生成，则只发生①或发生反应①、②（②中NaOH的量不足）
只发生①时：AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl；AlCl₃过量或恰好完全反应，则有n（AlCl₃）：n（NaOH）≥1：3，即0.001mb：0.001ma≥1：3，
整理得：a≤3b，
AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，
      3mol    78g    
  0.001ma   m（Al（OH）₃）
 m（Al（OH）₃）=0.026mag；
若发生反应①、②，则在反应①中NaOH过量，在反应②中NaOH不足       
即在反应3NaOH+AlCl₃═Al（OH）₃↓+3NaCl中，NaOH过量，在反应4NaOH+AlCl₃═NaAlO₂+3NaCl+2H₂O中，NaOH不足，需要满足3：1≤n（NaOH）：n（AlCl₃）＜4：1，即3：1≤0.001ma：0.001mb＜4：1，整理得：3b≤a＜4b；
此时溶液中只存在NaCl和NaAlO₂，n（Na+）=n（NaCl）+n（NaAlO₂），溶液中的钠离子全部来自氢氧化钠，由钠离子守恒知：n（Na⁺）=n（NaOH）=0.001mamol，由氯离子守恒知：n（NaCl）=3n（AlCl₃）=0.003mbmol，故溶液中n（NaAlO₂）=（0.001ma-0.003mb）mol，根据铝元素守恒，n[Al（OH）₃]=0.001mbmol-（0.001ma-0.003mb）mol=0.001m（4b-a）mol，沉淀的质量：m[Al（OH）₃]=n[Al（OH）₃]×M=0.001m（4b-a）mol×78g/mol=[0.078m（4b-a）]g
故答案为：a≤3b；3b≤a＜4b；0.026ma；0.078m（4b-a）

点评：本题考查讨论型计算、铝元素化合物的性质等，难度中等，清楚发生的反应，进行讨论解答．原子守恒法的应用可以使解题变的简单．