Question

（8分）在m L b mol·L^－1 AlCl₃溶液中，加入等體積a mol·L^－1的NaOH溶液。  
（1）當a≤3b時，生成Al(OH)₃沉淀的物質的量是___________mol。 
（2）當a、b滿足_____________條件時，無沉淀生成。
（3）當a、b滿足________   ___條件時，有沉淀生成且溶液中無Al^3＋存在，生成Al(OH)₃沉淀的物質的量是________ mol。

Answer 1

31.（8分）（1）ma/3   (2)a≥4b   (3)3b≤a<4b ，m(4b-a)

試題分析：分析本題時，寫出AlCl₃和NaOH反應的方程式，3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl、4NaOH+AlCl=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，然后利用鋁離子和氫氧根離子以物質的量之比為1：3，恰好沉淀，1：4，沉淀恰好溶解，找出臨界值把范圍分為三部分進行討論。
（1）在化學反應中，參加反應的物質的物質的量之比=化學計量數之比。AlCl₃和NaOH反應，3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl，
當AlCl₃和NaOH恰好反應即物質的量之比為1：3時，生成的Al（OH）₃ 物質的量最大．當a≤3b時，反應中NaOH不足量，計算時應以NaOH為標準進行，設生成Al（OH）₃沉淀的物質的量為x。
3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl  
3           1
m×a      x
3：1=m×a：x
解得 x=ma/3 mol
（2）AlCl₃和NaOH反應生成Al（OH）₃，Al（OH）₃是兩性氫氧化物，能夠溶于NaOH溶液，所以生成的沉淀會減少，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，當AlCl₃和NaOH物質的量之比為1：4時，恰好沒有沉淀產生．
4NaOH+AlCl=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O 
4      1
0.05a  0.05b
a：b=4：1
故答案為：a≥4b；
（3）有沉淀生成且溶液中無Al^3＋存在，先有沉淀生成，3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl，后又可能有部分沉淀溶解，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，所以3b≤a<4b時，會出現有沉淀生成且溶液中無Al^3＋存在；當全部生成沉淀時，應以AlCl₃為標準進行計算，當沉淀生成后又有部分沉淀溶解時，應以剩余的NaOH為標準進行計算。
設AlCl₃全部轉化為Al（OH）₃時，需要的NaOH為xmol，生成的Al（OH）₃為ymol，
3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl
3     1     1
x     mb    y
x=3mb   y=mb
剩余NaOH的物質的量為：ma-3mb，
設生成NaAlO₂時需要的Al（OH）₃物質的量為zmol，
NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O
1         1
ma-3mb     z
z= ma-3mb 
所以剩余的Al（OH）₃物質的量為mb-（ma-3mb ）=4mb-ma。
故答案為：3b≤a<4b；m(4b-a)。
點評：本題考查的是鋁的重要化合物的有關計算及有關計算范圍的討論．在做討論題時，結合有關化學方程式，找出反應的臨界值進行討論，簡潔明了。如：NaOH溶液中通入CO₂、向NaAlO₂溶液中滴加稀鹽酸等都是有關計算范圍的討論。