Question

在50mL bmol?L^-1的AlCl₃溶液中加入50mL amol?L^-1 NaOH溶液．
（1）當a≤3b時，生成Al（OH）₃沉淀的物質的量為

a

60

mol．
（2）當a、b滿足

a=4b或a＞4b

條件時，無沉淀產生．
（3）當a、b滿足

3b＜a＜4b

條件時，先有沉淀生成，后又有部分沉淀溶解，此時Al（OH）₃的質量為

3.9（4b-a）

克．

Answer 1

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．

解答：解：（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
0.05×a      x
3：1=0.05×a：x
解得 x=

a

60

mol，
故答案為：

a

60

；
（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+AlCl₃=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O 
4      1
0.05a  0.05b
a：b=4：1
故答案為：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時，會出現先有沉淀生成后又有部分沉淀溶解，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    0.05b  y
x=0.15b   y=0.05b
剩余NaOH的物質的量為：0.05a-0.15b，
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
0.05a-0.15b  z
z=0.05a-0.15b 
所以剩余的Al（OH）₃物質的量為0.05b-（0.05a-0.15b ）=0.2b-0.05a，質量為 （0.2b-0.05a）×78=3.9（4b-a），
故答案為：3b＜a＜4b；3.9（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．