Question

使含有a molAl³⁺的A溶液中的鋁元素和含有b molAlO₂^-的B溶液中的鋁元素全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，通過(guò)計(jì)算討論有幾種途徑．寫出相應(yīng)的離子方程式．
要求：
（1）不準(zhǔn)另加固體和液體試劑；
（2）應(yīng)答出每種途徑所需試劑和所需試劑的物質(zhì)的量．若使C mol單質(zhì)Al全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀且使用原料最少，應(yīng)該如何進(jìn)行操作？寫出相應(yīng)的離子方程式．

Answer 1

（1）應(yīng)向A溶液中通入3a molNH₃，離子方程式為Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或
Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
應(yīng)向B溶液中通入 molCO₂或molSO₂或bmolHCl、HBr、HI等，離子方程式為2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或
2AlO₂^-+SO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+SO₃^2-或AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓；
將兩種溶液混合，①、若b=3a 則全部生成Al（OH）₃沉淀，離子方程式為：Al³⁺+3AlO₂^-+6 H₂O=4 Al（OH）₃↓
②、若b＞3a則再向混合后的溶液中通入 molCO₂或 molSO₂或（b-3a）molHCl、HBr、HI等，離子方程式為
2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或2AlO₂^-+SO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+SO₃^2-或AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓；
③、若b＜3a則再向混合后的溶液中通入mol NH₃即（3a-b）mol NH₃，離子方程式Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+
3NH₄⁺．
答：有兩種方法，一種是向A溶液中加氨水使鋁離子生成氫氧化鋁，向B溶液中通入氣體或加酸使偏鋁酸根離子生成氫氧化鋁沉淀；另一種方法是將兩種溶液混合，分三種情況：①恰好反應(yīng)；②鋁離子過(guò)量，向混合溶液中加氨水，使多余的鋁離子生成氫氧化鋁；③偏鋁酸根離子過(guò)量，向混合溶液中通入氣體或加酸．
反應(yīng)方程式為：Al³⁺+3NH₃+3H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺或Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-或2AlO₂^-+SO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+SO₃^2-或AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓；
（2）若使C mol單質(zhì)Al全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀且使用原料最少，應(yīng)將 C mol Al與強(qiáng)酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al³⁺，另外 C mol Al與強(qiáng)堿反應(yīng)轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，然后將兩溶液混合，此時(shí)所用原料最少，C mol單質(zhì)A l才能全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀．
離子方程式為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；2Al+2OH^-+2H₂O=2 AlO₂^-+3H₂↑；Al³⁺+3AlO₂^-+6 H₂O=4 Al（OH）₃↓．
答：將 C mol Al與強(qiáng)酸反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Al³⁺，另外 C mol Al與強(qiáng)堿反應(yīng)轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，然后將兩溶液混合；2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；2Al+2OH^-+2H₂O=2 AlO₂^-+3H₂↑；Al³⁺+3AlO₂^-+6 H₂O=4 Al（OH）₃↓．
分析：（1）使鋁離子生成氫氧化鋁沉淀的方法是：鋁離子和弱堿反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，注意鋁離子和強(qiáng)堿反應(yīng)先生成沉淀，沉淀和氫氧化鋁繼續(xù)反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；使偏鋁酸根離子生成氫氧化鋁沉淀的方法是：偏鋁酸根離子和二氧化碳或二氧化硫或鹽酸反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀；還可以讓鋁離子和偏鋁酸根離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀．
（2）若使C mol單質(zhì)Al全部轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀且使用原料最少的方法是：四分之一的鋁生成鋁離子，四分之三的鋁生成偏鋁酸根離子，然后兩溶液混合即可．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了鋁及其化合物的性質(zhì)，難度較大，注意實(shí)驗(yàn)室制取氫氧化鋁沉淀用鋁鹽和氨水反應(yīng)制取，不用鋁鹽和強(qiáng)堿反應(yīng)制取，因?yàn)闅溲趸�鋁能溶于強(qiáng)堿，和弱堿不反應(yīng)．