从以上三种方案的试剂用量来看,方案三制备1 mol Al(OH)3需3/4 mol H+和3/4 mol OH-,酸与碱的用量少,是最佳方案。
如果选用含Al3+的物质如明矾、Al2(SO4)3等为原料制取氢氧化铝,则可以选用以下方案:Al3++3OH-===Al(OH)3↓〔或Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH〕,但由于氢氧化铝与强碱会发生反应:Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O,因此选用强碱不好控制,选用弱碱较为理想。
如果选用纯净的氧化铝为原料,可直接用强酸溶解1份质量的氧化铝,用强碱溶解3份质量的氧化铝,然后混合两种溶液,利用盐类水解制备氢氧化铝,与由铝制备氢氧化铝的方案三类似。
二、制备Al(OH)3实验注意事项
1.本实验无论采用哪种方法制取氢氧化铝,都要用到过滤操作。过滤时滤纸应大小合适,在漏斗中滤纸的边缘应比漏斗口稍低,用水湿润滤纸,使滤纸紧贴漏斗的内壁,中间不留气泡,漏斗放置在漏斗架上,调整好高度,使下端紧贴烧杯内壁,下端斜面向外。向漏斗中加入液体须用玻璃棒引流,玻璃棒的下端轻靠在三层滤纸的一边。漏斗中的液体液面要低于滤纸边缘。
2.以铝为原料制取氢氧化铝,选用的铝屑需要先除表面上的氧化膜。方法是:在烧杯中加入约50 mL稀NaOH溶液,再放入足量的铝屑。给溶液稍加热,1~2 min后用倾析法倒出稀NaOH溶液,用蒸馏水把铝屑冲洗干净,干燥。称量铝屑的质量,将铝屑分为等质量的四份,在盛有1份铝的烧杯中加适量稀硫酸,使铝屑反应至不再有气泡时趁热过滤;在盛有3份铝的烧杯中加入适量浓NaOH溶液,使铝屑反应至不再有气泡时趁热过滤,然后将两次过滤得到的滤液倒在一起反应。
3.选择以铝为原料制取氢氧化铝,每制备1 mol Al(OH)3理论上各需H+、OH-3/4 mol,但实际操作中H+、OH-各3/4 mol不能将铝恰好完全溶解。建议加入稍过量的酸和碱,尽量使过量的H+和OH-的物质的量相等,但不要过量太多。
4.由于生成的氢氧化铝是胶状沉淀,过滤较慢,为加快过滤速度,可以选用孔隙大的快速滤纸过滤。
5.判断产物是否为Al(OH)3的办法:取产物少许放在蒸发皿里加热,白色胶状固体分解成白色粉末,有水蒸气出现。
三、与试剂的滴加顺序有关的反应
1.NaOH和AlCl3
向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先出现白色沉淀后消失:
Al3++3OH-===Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O
向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无现象,后出现白色沉淀:
Al3++4OH-===AlO+2H2O
Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
2.NaAlO2和盐酸
向NaAlO2溶液中滴加盐酸,先出现白色沉淀后消失:
AlO+H++H2O===Al(OH)3↓
Al(OH)3+3H+===Al3++3H2O
向盐酸中滴加NaAlO2溶液,开始无现象后出现白色沉淀:
AlO+4H+===Al3++2H2O
Al3++3AlO+6H2O===4Al(OH)3↓
3.Na2CO3和盐酸