2.偏铝酸盐与强酸的反应(以NaAlO2和HCl的反应为例)

(1)反应：向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸时，发生的反应依次为

AlO2—+ H+ + H2O  =  Al(OH)3↓       Al(OH)3 + 3H+ =  Al3+ + 3H2O

(2)图象：生成的Al(OH)3与加入的稀盐酸的量的关系可用图象表示，如右下图：

(3)有关计算:①根据NaAlO2和HCl计算生成Al(OH)3的量

②根据Al(OH)3和NaAlO2的量计算需要加入的HCl的量

HCl的量 n(HCl)

当HCl不足时 n(HCl)=n[Al(OH)3]

当HCl过量时 n(HCl)=n(AlO2—)+3{n(AlO2—)- n[Al(OH)3]}

=4n(AlO2—) - 3n[Al(OH)3]

3.向Mg2+与Al3+的酸性溶液中逐滴加入强碱溶液

(1)现象：无明显现象→出现沉淀→渐多→最多→减少→不变

(2)反应：依次为①H+ + OH— = H2O  ② Al3+ + 3OH— = Al(OH)3↓

③ Mg2+ + 2OH— = Mg(OH)2↓④Al(OH)3 + OH— = AlO2—  + 2H2O

(3)图象如右：

例2：右下图是向MgCl2、AlCl3混合液中依次加入M和N

时生成沉淀的物质的量与加入的M和N的体积关系图(M、

N各表示盐酸或氢氧化钠溶液中的一种)，以下结论不正

确的是         (    )

A.混合溶液中c(AlCl3)∶c(MgCl2)=1∶1

B.混合溶液中c(AlCl3)∶c(MgCl2)=3∶1

C.点V之前加NaOH溶液，点V之后加盐酸

D.所加盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度相同

解析：V后加碱时沉淀溶解不完，故C正确;设AlCl3物质的量为1 mol，则生成Al(OH)3为1 mol，A~B段溶解过程消耗NaOH也是1 mol(据反应式)，由图推知O~V段每等份相当于NaOH物质的量为1 mol,那么O~A段生成Al(OH)3消耗NaOH应是3 mol，即3等份，则余下两等份即2 mol应为生成Mg(OH)2所消耗NaOH的物质的量，故Mg(OH)2为1 mol,MgCl2也应是1 mol，由此可判断A选项是正确的，B错误;对于D选项，可分析图象A~B，B~C两段，前者消耗沉淀后者生成沉淀，从而有关系式：Al(OH)3~OH—~ AlO2—~ H+,故可推知n(OH—)=n(H+)，又因两段耗溶液体积相等，因此易得D选项也是正确的。答案：B

氮氧化物与水反应的计算

有关NO、NO2、O2、惰性气体(不与它们和水反应的气体)混合通入水的计算，可能的组合情况有：①NO2;②NO2、惰性气体;③NO2、O2;④NO2、NO;⑤NO2、NO、O2;⑥NO、O2 ...

解题思维：不论是什么组合，有NO2的就先根据方程式：3NO2+H2O = 2HNO3 + NO，算出NO体积(有时可利用气体体积差量求解)，然后根据方程：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 ， 先判断过量情况再计算;没有NO2的直接依据方程：4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3先判断过量情况再计算。计算时要注意最后剩余的无色气体有两种可能性：可能是NO、也可能是O2 ，即可得到两组答案，应考虑全面，防止漏解。

1.一定条件下将盛有等体积的NO2和N2的试管倒立于水槽中，反应后剩余气体的体积为原体积的      。

3.一定条件下，将盛有15mL NO和NO2的试管倒立于水槽中，反应后剩余气体的体积为8mL，则原来气体体积中NO的体积为多少?

4.一定条件下，将50mL O2与160mL NO2的混和气体通入倒立于水槽中并盛满水的量筒中，最后剩余气体的体积为多少?

5.一定条件下，将100mL NO通入一个盛满水且倒立于水槽中的大量筒中，然后，再通入60mL O2，则最后的气体体积应为多少?

6.先后分别将50mL NO、80mL NO2、60mL O2通入一个盛满水且倒立于水槽中的大量筒中，求最终剩余气体的体积为多少?

8. 将容积为50mL的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体，倒置量筒在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。则原混合气体中NO2和O2体积比可能是       或        。

9. 在标准状况下，将NO2、NO、O2混合后充满容器，倒置于水中，完全溶解，无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶液物质的量浓度c的数值范围是(    )。

答案：1、2/3;  3、 4.5L;  4、10mL氧气;  5、过量20mLNO;  6、10mLNO;    8、18：7或43：7;  9、1/39.2

综合应用

【例1】“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，如溶液中的氧化亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿(主要成分FeS2)氧化为Fe2(SO4)3，并使溶液酸性增强，其过程如下所示：

附：4FeS2+15O2+2H2O = 2Fe2(SO4)3+2H2SO4

(1)100 t含FeS2质量分数为60%的硫铁矿，原料在氧化中的总利用率为90%，石最多可以制得硫酸铁         t。

(2)人们可利用Fe2(SO4)3作氧化剂溶解铜矿石Cu2S)，然后加入铁屑得到铜，该过程中发生的离子反应方程式(请将①补充完整并完成②):   ①Cu2S + Fe3+ + H2O → Cu2+ + Fe2+ + (  )+ SO42—   ;

②                                                                     。

(3)请评价细菌冶金的优点：                        。(说出一点即可)

解析：(1)二硫化亚铁转化成硫酸铁的关系式为：2FeS2~Fe2(SO4)3，m(FeS2)=100 t×60%=60 t,硫酸铁质量为60 t×90%×(400/200) =90 t。

(2)根据电荷守恒、元素守恒配平该离子方程式，由原子守恒知，①缺项为H+。

(3)细菌冶金的优点主要有节约能源、减少污染。

【例2】铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3•nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：

(1)滤液A可用于净水，其净水原理用离

子方程式表示为：                      、

。

(2)灼烧时盛放药品的仪器名称是：

(3)步骤Ⅴ中发生反应的化学方程式是：

(4)步骤Ⅲ中生成固体C的离子反应方程式为：                                      ;

滤液C中c(Na+)=2 c(SO42—) + 2c(CO32—-) + c( HCO3— ) + c(OH—)-c(H+)    (用电荷守恒式表达)。

(5)取滤液B 100 mL加入1 mol/L盐酸200 mL，沉淀量达最大且质量为11.7 g。则滤液B中

c( AlO2— )=             ;c(Na+)            2 mol/L(填“>”、“=”或“<”)。

解析(1)铝土矿溶解在过量稀硫酸溶液中，过滤后得到的滤渣是SiO2，滤液为Al2(SO4)3、H2SO4、

Fe2(SO4)3的混合液。因Al3+、Fe3+能水解产生具有吸附作用的Al(OH)3、Fe(OH)3胶体，具有净水作用。向Al2(SO4)3、H2SO4、Fe2(SO4)3的混合液中加入过量NaOH时，Al2(SO4)3转化为NaAlO2，Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3，经过滤后得到滤渣Fe(OH)3。滤液B中含有NaAlO2，向滤液B中通入过量CO2时，生成Al(OH)3和NaHCO3，经过滤后得到固体C[Al(OH)3]和含有NaHCO3、Na2SO4的滤液C。(2)在坩埚中灼烧Al(OH)3得到Al2O3。(3)电解熔融的Al2O3得到Al和O2。(4)NaHCO3、Na2SO4的混合溶液中，根据电荷守恒有：c(Na+)=2c(SO42—-)+2c(CO32—-)+c( HCO3— )+c(OH—-)-c(H+)。(5)滤液B为含有NaOH、NaAlO2、Na2SO4的混合溶液，加入盐酸生成Al(OH)3 11.7 g，即n(NaAlO2)=0.15 mol,c(AlO2— )=1.5 mol/L。NaOH、NaAlO2都转化为NaCl，再加上Na2SO4的量，故c(Na+)>2 mol/L。

【例3】已知实验室制取SO2的反应原理为：Na2SO3+H2SO4(浓) △  Na2SO4+SO2↑+H2O。请用下列装置设计一个“制取SO2并将其转化为SO3”的实验，且测定其转化率。(附：SO3熔点16.8℃)

(1)这些装置的连接顺序(按气体从左至右的方向)是     →      →      →      →      →     →     →      (填各接口的编号)。

(2)实验时甲仪器的作用与原理是：                             ;

。

(3)从乙处均匀通入O2，为使SO2有较高的转化率，实验时Ⅰ处滴入浓硫酸与Ⅱ处加热催化剂的先后顺序是

。

(4)Ⅳ处观察到的现象是                                          。

(5)在Ⅰ处用大火加热烧瓶时，SO2的转化率会           (填“增大”、“ 减小”或“不变”)。

(6)用n mol Na2SO3粉末与足量浓硫酸进行此实验，当反应结束时，继续通入O2一段时间后，称得Ⅲ处增重m g，则本实验中SO2的转化率为                           。

【例4】已知稀硝酸与铜反应时，NO3—还原为NO;浓硝酸与铜反应时，NO3—还原为NO2。现将25.6gCu投入到50mL12mol/L的浓硝酸中，充分反应后，收集到4.48L(标况)NO和NO2的混合气体。

(1)被还原的硝酸的物质的量为            ;(2)25.6gCu与50mL12mol/L的硝酸反应后，剩余物为              ，其物质的量为            ;(3)容积为4.48L的干燥烧瓶充满上述反应中收集的NO和NO2的混合气体(标况)后倒置于水中，须再通入         L(标况)O2才能使溶液充满烧瓶。

(4)如果往反应后的体系内再加入200mL4mol/L的稀硫酸，是否有气体逸出?写出反应的离子方程式，并计算气体的体积(标况)。

例3答案：(1)a  h  i  b  c  f  g  d?;(2)使浓硫酸能顺利地滴入烧瓶中;维持烧瓶内压强与分液漏斗内压强相等;(3)先加热V2O5，后缓缓滴入浓硫酸;(4)有无色(或白色)晶体(或固体)生成;(5)减小;

(6)                  ×100%   或  ×100%

例4答案：(1)0.2mol;(2)铜;0.2mol ;(3)2.24;

(4)逸出NO;  3Cu+8H++2NO3—=3Cu2++2NO↑+4H2O;   2.99L

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