Question

使含有a molAl³⁺的A溶液中的铝元素和含有b molAlO₂^-的B溶液中的铝元素全部转化为Al（OH）₃沉淀，通过计算讨论有几种途径．写出相应的离子方程式．
要求：
（1）不准另加固体和液体试剂；
（2）应答出每种途径所需试剂和所需试剂的物质的量．若使C mol单质Al全部转化为Al（OH）₃沉淀且使用原料最少，应该如何进行操作？写出相应的离子方程式．

Answer

（1）使铝离子生成氢氧化铝沉淀的方法是：铝离子和弱碱反应生成氢氧化铝沉淀，注意铝离子和强碱反应先生成沉淀，沉淀和氢氧化铝继续反应生成偏铝酸盐；使偏铝酸根离子生成氢氧化铝沉淀的方法是：偏铝酸根离子和二氧化碳或二氧化硫或盐酸反应生成氢氧化铝沉淀；还可以让铝离子和偏铝酸根离子反应生成氢氧化铝沉淀．
（2）若使C mol单质Al全部转化为Al（OH）3沉淀且使用原料最少的方法是：四分之一的铝生成铝离子，四分之三的铝生成偏铝酸根离子，然后两溶液混合即可．
（1）应向A溶液中通入3a molNH3，离子方程式为Al3++3NH3+3H2O=Al（OH）3↓+3NH4+或
Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；
 应向B溶液中通入 molCO2或molSO2或bmolHCl、HBr、HI等，离子方程式为2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-或
2AlO2-+SO2+3H2O=2Al（OH）3↓+SO32-或AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓；
将两种溶液混合，①、若b=3a  则全部生成Al（OH）3沉淀，离子方程式为：Al3++3AlO2-+6 H2O=4 Al（OH）3↓
②、若b＞3a则再向混合后的溶液中通入 molCO2或 molSO2或（b-3a）molHCl、HBr、HI等，离子方程式为
2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-或2AlO2-+SO2+3H2O=2Al（OH）3↓+SO32-或AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓；
③、若b＜3a则再向混合后的溶液中通入mol NH3即（3a-b）mol NH3，离子方程式Al3++3NH3+3H2O=Al（OH）3↓+
3NH4+．
答：有两种方法，一种是向A溶液中加氨水使铝离子生成氢氧化铝，向B溶液中通入气体或加酸使偏铝酸根离子生成氢氧化铝沉淀；另一种方法是将两种溶液混合，分三种情况：①恰好反应；②铝离子过量，向混合溶液中加氨水，使多余的铝离子生成氢氧化铝；③偏铝酸根离子过量，向混合溶液中通入气体或加酸．
反应方程式为：Al3++3NH3+3H2O=Al（OH）3↓+3NH4+或Al3++3NH3•H2O=Al（OH）3↓+3NH4+；
2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-或2AlO2-+SO2+3H2O=2Al（OH）3↓+SO32-或AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓；
（2）若使C mol单质Al全部转化为Al（OH）3沉淀且使用原料最少，应将 C mol Al与强酸反应转化为Al3+，另外 C mol Al与强碱反应转化为AlO2-，然后将两溶液混合，此时所用原料最少，C mol单质A l才能全部转化为Al（OH）3沉淀．
离子方程式为：2Al+6H+=2Al3++3H2↑；2Al+2OH-+2H2O=2 AlO2-+3H2↑；Al3++3AlO2-+6 H2O=4 Al（OH）3↓．
答：将 C mol Al与强酸反应转化为Al3+，另外 C mol Al与强碱反应转化为AlO2-，然后将两溶液混合；2Al+6H+=2Al3++3H2↑；2Al+2OH-+2H2O=2 AlO2-+3H2↑；Al3++3AlO2-+6 H2O=4 Al（OH）3↓．