铝离子、氢氧化铝、偏铝酸根离子间的转化规律及应用

铝离子、氢氧化铝、偏铝酸根离子间的转化规律及应用

铝离子、氢氧化铝和偏铝酸根离子之间的转化规律是化学学习中的一个重要知识点。本文详细介绍了这三种物质在不同条件下的相互转化过程，包括实验现象、离子方程式和图象，并通过具体例题展示了这些转化规律的应用。

一、三者之间的互变规律

以上转化的实验、实验现象、离子方程式及图象如下。

1. Al3+与弱碱反应

在可溶性铝盐溶液中逐滴滴入氨水至过量，反应生成白色沉淀，见图1。其离子方程式为：

2. Al3+与强碱反应

（1）在可溶性铝盐溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量，反应过程中先生成白色沉淀，随后沉淀完全溶解，见图2。其离子方程式为：

A→B：Al3+＋3OH-==Al(OH)3↓

（2）向NaOH溶液中逐滴加入可溶性铝盐溶液至过量，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀，见图3。其离子方程式为：

（3）向含有盐酸的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量，反应一段时间后逐渐产生白色沉淀，随后沉淀完全溶解，见图4。其离子方程式为：

A→B：H+＋OH-==H2O
B→C：Al3+＋3OH-==Al(OH)3↓

向偏铝酸钠溶液中逐渐通入二氧化碳至过量，反应生成白色沉淀，见图5。其离子方程式为：

（1）向偏铝酸钠溶液中逐滴滴入稀盐酸至过量，反应过程中先生成白色沉淀，随后沉淀溶解，见图6。其离子方程式为：

（2）向稀盐酸中逐滴滴入偏铝酸钠溶液至过量，反应一段时间后就逐渐生成了白色沉淀，见图7。其离子方程式为：

（3）向含有NaOH的NaAlO2溶液中逐滴滴入盐酸至过量，反应一段时间后就逐渐产生白色沉淀，随后沉淀溶解，见图8。其离子方程式为：

A→B：H+＋OH-==H2O
C→D：Al(OH)3＋3H+==Al3++3H2O

从以上分析可得出下列结论：

①Al(OH)3既不溶于弱酸（如碳酸），也不溶于弱碱（如氨水），但可溶于强酸强碱，因此，它是一种两性氢氧化物。（由AlCl3溶液制Al(OH)3，用NH3·H2O比用NaOH好，将NaAlO2溶液转化为Al(OH)3，通CO2比用盐酸好。）

②Al3+只存在于强酸性溶液中，在弱碱性溶液中只转化成Al(OH)3沉淀，在强碱性溶液中，Al3+可转化为偏铝酸盐。

二、互变规律的应用

例题将50 mL a mol/L的NaOH溶液滴加到50mL b mol/L的AlCl3溶液中，试推导a与b的关系，并计算能得到Al(OH)3的物质的量。

解析由于NaOH和AlCl3的浓度是不定值，它们的反应可出现四种情况：（1）两者恰好完全反应；（2）AlCl3过量；（3）NaOH过量且生成的Al(OH)3完全溶解；（4）NaOH过量，生成的Al(OH)3部分溶解。

（1）NaOH和AlCl3恰好完全反应。

n(OH-)∶n(Al3+)=3
即0.05a＝3×0.05b a＝3b

（2）AlCl3过量，以NaOH的量为标准计算Al(OH)3的量。

n(OH-)∶n(Al3+)＜3
即0.05a＜3×0.05b a＜3b

（3）当NaOH过量，生成的Al(OH)3完全溶解时，n(OH-)∶n(Al3+)≥4
即0.05a≥4×0.05b a≥4b
n[Al(OH)3]=0

（4）当NaOH过量，生成的Al(OH)3部分溶解时，Al3+以Al(OH)3
3＜n(OH-)∶n(Al3+)＜4
3×0.05b＜0.05a＜4×0.05b
3b＜a＜4b

x＝（0.2b-0.05a）mol