解题思路:分析本题时,写出AlCl3和NaOH反应的方程式,3NaOH+AlCl3=Al(OH)3+3NaCl、4NaOH+AlCl=NaAlO2+3NaCl+2H2O,然后利用铝离子和氢氧根离子以物质的量之比为1:3,恰好沉淀,
1:4,沉淀恰好溶解,找出临界值把范围分为三部分进行讨论.
(1)在化学反应中,参加反应的物质的物质的量之比=化学计量数之比.AlCl3和NaOH反应,3NaOH+AlCl3=Al(OH)3+3NaCl,
当AlCl3和NaOH恰好反应即物质的量之比为1:3时,生成的Al(OH)3物质的量最大.当a≤3b时,反应中NaOH不足量,计算时应以NaOH为标准进行,
设生成Al(OH)3沉淀的物质的量为x.
3NaOH+AlCl3=Al(OH)3+3NaCl
3 1
0.05×a x
3:1=0.05×a:x
解得 x=[a/60]mol,
故答案为:[a/60];
(2)AlCl3和NaOH反应生成Al(OH)3,Al(OH)3是两性氢氧化物,能够溶于NaOH溶液,所以生成的沉淀会减少,NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O,
方程式3NaOH+AlCl3=Al(OH)3+3NaCl和 NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O 相加,得到方程式4NaOH+AlCl=NaAlO2+3NaCl+2H2O,由方程式可得,
当AlCl3和NaOH物质的量之比为1:4时,恰好没有沉淀产生.
4NaOH+AlCl3=NaAlO2+3NaCl+2H2O
4 1
0.05a 0.05b
a:b=4:1
故答案为:a=4b或a>4b;
(3)先有沉淀生成,3NaOH+AlCl3=Al(OH)3+3NaCl,后又有部分沉淀溶解,NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O
所以3b<a<4b时,会出现先有沉淀生成后又有部分沉淀溶解,当全部生成沉淀时,应以AlCl3为标准进行计算,
当沉淀生成后又有部分沉淀溶解时,应以剩余的NaOH为标准进行计算.
设AlCl3全部转化为Al(OH)3时,需要的NaOH为xmol,生成的Al(OH)3为ymol,
3NaOH+AlCl3=Al(OH)3+3NaCl
3 1 1
x0.05b y
x=0.15b y=0.05b
剩余NaOH的物质的量为:0.05a-0.15b,
设生成NaAlO2时需要的Al(OH)3物质的量为zmol,
NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O
1 1
0.05a-0.15b z
z=0.05a-0.15b
所以剩余的Al(OH)3物质的量为0.05b-(0.05a-0.15b )=0.2b-0.05a,质量为 (0.2b-0.05a)×78=3.9(4b-a),
故答案为:3b<a<4b;3.9(4b-a).
点评:
本题考点: 镁、铝的重要化合物;有关范围讨论题的计算.
考点点评: 本题考查的是铝的重要化合物的有关计算及有关计算范围的讨论.在做讨论题时,结合有关化学方程式,找出反应的临界值进行讨论,简洁明了.如:NaOH溶液中通入CO2、向NaAlO2溶液中滴加稀盐酸等都是有关计算范围的讨论.