将NaAlO 2、Ba(OH) 2、NaOH配成100.0 mL混合溶液,向该溶液中通入足量CO 2,生成沉淀的物质的量n(沉淀),与通入CO 2的物质的量n(CO 2)的关系,如图所示, 下列说法中正确的是
A. P点的值为0.6
B. 混合溶液中c(NaOH)+c(NaAlO2)=4.0 mol/L
C. bc段的化学反应方程式为:NaOH+CO2=NaHCO3
D. cd段表示Al(OH)3沉淀溶解
【答案】B
【解析】A. 根据上述分析,b点对应的溶液中含有碳酸钠,c点对应的溶液中含有碳酸氢钠,d点对应的溶液中含有碳酸氢钠和碳酸氢钡,溶解碳酸钡消耗的二氧化碳为1mol-0.7mol=0.3mol,因此原混合溶液中含有0.3mol Ba(OH)2;c点对应的溶液中含有碳酸氢钠,根据碳元素守恒,生成碳酸氢钠和碳酸钡共消耗0.7mol二氧化碳,因此碳酸氢钠的物质的量为0.7mol -0.3mol=0.4mol,根据钠元素守恒,混合溶液中n(NaOH)+n(NaAlO2) =0.4 mol,b点消耗的二氧化碳是与NaAlO2、Ba(OH)2、NaOH反应生成碳酸钡,氢氧化铝和碳酸钠的二氧化碳的总量,根据CO2+Ba(OH)2═BaCO3↓+H2O、CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O、CO2+3H2O+2NaAlO2═2Al(OH)3↓+Na2CO3可知,n (CO2)=n[Ba(OH)2]+ n(NaOH)+n(NaAlO2)
=0.3mol+0.2mol=0.5mol,则有P=0.6,故A错误;B. c点对应的溶液中含有碳酸氢钠,根据碳元素守恒,生成碳酸氢钠和碳酸钡共消耗0.7mol二氧化碳,因此碳酸氢钠的物质的量为0.7mol -0.3mol=0.4mol,根据钠元素守恒,混合溶液中c(NaOH)+c(NaAlO2)==4.0 mol/L,故B正确;C. bc段是碳酸钠溶解的过程,反应的化学反应方程式为:Na2CO3+H2O +CO2=2NaHCO3,故C错误;D. cd段是溶解碳酸钡的过程,故D错误。
铝的主要性质:
“铝三角”关系:
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
铝的特殊性质:
铝既能与酸反应,也能与强碱反应。
铝与酸反应:铝与浓硫酸在常温下发生钝化,2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑
铝与碱反应:2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑
铝热反应:
铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。此种反应被称为铝热反应。
可简单认为是铝与某些金属氧化物(如Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、V2O5等)或非金属氧化物(如SiO2等)在高热条件下发生的反应。
铝热反应常用于冶炼高熔点的金属,并且它是一个放热反应,
其中镁条为引燃剂,氯酸钾为助燃剂。
其装置如下图所示:
铝热反应配平技巧:
取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,然后便可得到Al为8,Fe为9。
镁铝的化学性质比较:
单质 | 镁 | 铝 |
与非金属反应 | 2Mg+O2=(点燃)=2MgO (发出耀眼白光) Mg+Cl2=(点燃)=MgCl2 3Mg+N2=(点燃)=Mg3N2 |
4Al+3O2=(加热)=2Al2O3 2Al+3Cl2=(加热)=2AlCl3 2Al+3S=(加热)=Al2S3 |
与沸水反应 | Mg+2H2O=(加热)=Mg(OH)2+H2↑ | 不反应 |
与酸反应 | Mg+2H+==Mg2++H2↑ 与稀硝酸反应生成Mg(NO3)2、NOx(或者N2、NH4NO3)、H2O |
2Al+6H+==2Al3++3H2↑ 在冷的浓硝酸或浓硫酸中钝化 |
与氧化物反应 | 2Mg+CO2=(点燃)=2MgO+C (剧烈燃烧,生成白色粉末和黑色固体) |
2Al+Fe2O3=(高温)=2Fe+Al2O3(铝热反应) |
与盐溶液反应 | Mg+2NH4++2H2O==Mg2++2NH3·H2O+H2↑ Mg+Cu2+==Mg2++Cu |
2Al+3Hg2+=2Al3++3Hg |
与强碱反应 | 不反应 | 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2-+3H2↑ |
取反应物和生成物中氧化物中两边氧的最小公倍数,即可快速配平,如8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe中,可取Fe3O4和Al2O3中氧的最小公倍数12,则Fe3O4前应为3Al2O3前应为4,底下便可得到Al为8,Fe为9。
铝与酸、碱反应的计算技巧:
铝与酸、碱反应的实质都是,,所以根据得失电子守恒可知:,利用此关系可以方便地进行有关计算。
铝与酸或碱溶液反应生成H2的量的计算:
Al是我们中学阶段学习的唯一既与H+反应也与OH-反应的金属,它与酸、碱反应既有相同点,也有不同点。
相同点:Al均被氧化成+3价,所以1molAl不论与H+还是与OH-反应均生成3gH2。
不同点:1molAl与H+反应消耗3molH+,而与OH-反应只消耗1molOH-,所以含有等物质的量的NaOH溶液和HCl溶液分别与足量的铝反应时生成的氢气的物质的量之比为3∶1。
钝化:
铝、铁在常温下与浓硫酸发生钝化,钝化不是不反应,而是被氧化成一层致密的氧化物薄膜,恰恰说明金属的活泼性。
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