化学学案课堂探究第二单元课题二物质的制备第3课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课堂探究一、制备氢氧化铝实验原理氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应，反应方程式:Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O;Al（OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O。铝和铝的化合物都可以用来制取氢氧化铝.用较纯净的铝屑制取氢氧化铝有多种方案：方案一：Aleq\o(→,\s\up7（H2SO4)）Al2(SO4)3eq\o（→，\s\up7(NaOH）,\s\do5(或氨水))Al(OH）3涉及的反应：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑；Al3＋＋3OH－=Al(OH）3↓〔或Al3＋＋3NH3·H2O=Al（OH)3↓＋3NHeq\o\al（＋，4）〕。方案二:Aleq\o（→,\s\up7（NaOH)）NaAlO2eq\o（→，\s\up7(H2SO4）,\s\do5(或CO2)）Al（OH)3涉及的反应：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－，2)＋3H2↑；AlOeq\o\al（－，2）＋H2O＋H＋=Al（OH)3↓〔或AlOeq\o\al(－，2)＋2H2O＋CO2=HCOeq\o\al(－，3)＋Al(OH)3↓〕。方案三：涉及的反应：2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑；2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－，2）＋3H2↑;Al3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋6H2O=4Al（OH)3↓。从以上三种方案的试剂用量来看，方案三制备1molAl(OH）3需3/4molH＋和3/4molOH－，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↓＋3NHeq\o\al(＋,4)〕，但由于氢氧化铝与强碱会发生反应:Al(OH）3＋OH－=AlOeq\o\al(－,2）＋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50mL稀NaOH溶液，再放入足量的铝屑.给溶液稍加热，1～2min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1molAl(OH）3理论上各需H＋、OH－3/4mol,但实际操作中H＋、OH－各3/4mol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－=AlOeq\o\al（－,2）＋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－=AlOeq\o\al(－，2)＋2H2OAl3＋＋3AlOeq\o\al(－,2)＋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:AlOeq\o\al（－,2）＋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:AlOeq\o\al（－，2)＋4H＋=Al3＋＋2H2OAl3＋＋3AlOeq\o\al（－，2)＋6H2O=4Al(OH)3↓3．Na2CO3和盐酸向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象,后产生气泡：COeq\o\al（2－,3)＋H＋=HCOeq\o\al（－,3）HCOeq\o\al（－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡：COeq\o\al（2－，3)＋2H＋=H2O＋CO2↑知识点1Al（OH）3的制备【例题1】(2011·江苏模拟)实验室中有甲、乙、丙三名学生做制备氢氧化铝实验，桌上都放有同样的药品：231g浓度为70%的硫酸,含杂质苛性钾20％的烧碱140g及足量的铝屑，三位学生分别制得氢氧化铝w1g、w2(1）从充分利用原料，降低成本和提高产率等因素分析，哪个学生实验方案最佳（用甲、乙、丙序号表示)：________________。（2)三位学生分别制得氢氧化铝质量大小的顺序为(用w1、w2、w3序号表示):________。解析:有关方案的反应原理如下:甲:eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO\o\al（－，2）＋3H2↑，AlO\o\al(－,2)＋H＋＋H2O=AlOH3↓））乙：eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋3OH－=AlOH3↓))丙:eq\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2OH－＋2H2O=2AlO\o\al（－，2）＋3H2↑,3AlO\o\al（－,2)＋Al3＋＋6H2O=4AlOH3↓))通过计算可确定上述试剂所能提供的H＋和OH－的物质的量均为3.3mol.可设三种方案均制得4molAl(OH）3，显然所用铝屑均为4mol。从上述反应原理可推知：甲需4molOH－和4molH＋，乙需12molOH－和12molH＋，丙需3molOH－和3molH＋。由此可知：制取等质量的Al（OH）3，方案丙所用原料最少，方案乙所用原料最多.反之，方案丙制得的Al(OH)3最多，方案乙制得的Al(OH)3最少.答案:(1）丙（2）w3>w1>w2点拨:在原理正确的前提下，方案的优劣取决于制备等量的产品时,所消耗原料的多少及价值、反应条件、实验的难易程度、反应的安全性及对环境的不良影响等。知识点2Al(OH)3的性质【例题2】向20mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2mol·L－1NaOH溶液时，得到的Al(OH)3沉淀质量与所滴加的NaOH溶液的体积(mL）关系如图所示,试回答下列问题：(1)图中A点表示的意义是________________。（2）图中B点表示的意义是________________。(3)上述两步反应用总的离子方程式可表示为________________________。(4)若溶液中有Al（OH）3沉淀0。39g，解析：由图可知：随着NaOH溶液的加入，AlCl3溶液中发生Al3＋→Al(OH）3→AlOeq\o\al（－，2）的转化。故A点表示得到Al（OH）3沉淀的最大值，B点表示Al(OH)3完全溶解，涉及的离子反应为：Al3＋＋3OH－=Al（OH）3↓Al（OH）3＋OH－=AlOeq\o\al（－,2)＋2H2O总的离子反应方程式为:Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al（－，2）＋2H2O要生成0.39gAl（OH)①AlCl3过量，此时n[Al（OH)3］＝eq\f（1,3）n（OH－），即eq\f（0.39g,78g·mol－1)＝eq\f（1，3）×2mol·L－1×V×10－3L·mL－1解得V＝7.5mL。②当NaOH相对过量时，NaOH使Al3＋全部生成Al(OH）3后,又使沉淀部分溶解，此时n[Al（OH)3]＝4n（Al3＋)－n(OH－)，即eq\f(0.39g,78g·mol－1)＝4×eq\f(0。78g，78g·mol－1）－2mol·L－1×V′×10－3L·mL－1解得V′＝17。5mL.答案