Question

（8分）在m L b mol·L^－1 AlCl₃溶液中，加入等体积a mol·L^－1的NaOH溶液。  

（1）当a≤3b时，生成Al(OH)₃沉淀的物质的量是___________mol。 

（2）当a、b满足_____________条件时，无沉淀生成。

（3）当a、b满足________    ___条件时，有沉淀生成且溶液中无Al^3＋存在，生成Al(OH)₃沉淀的物质的量是________ mol。

Answer

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

【解析】

试题分析：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

m×a      x

3：1=m×a：x

解得 x= ma/3 mol

（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+AlCl=NaAlO2+3NaCl+2H2O 

4      1

0.05a  0.05b

a：b=4：1

故答案为：a≥4b；

（3）有沉淀生成且溶液中无Al3＋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时，会出现有沉淀生成且溶液中无Al3＋存在；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

x     mb     y

x=3mb   y=mb

剩余NaOH的物质的量为：ma-3mb，

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

ma-3mb       z

z= ma-3mb 

所以剩余的Al（OH）3物质的量为mb-（ma-3mb ）=4mb-ma。

故答案为：3b≤a<4b；m(4b-a)。

考点：镁、铝的重要化合物；有关范围讨论题的计算