專題十二 氫氧化鋁的制備

賴陸鋒

高考動向

掌握鋁及其化合物的性質，知道制備氫氧化鋁的途徑考點分析。

考點分析

氫氧化鋁的制備

（1）原理：

Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+

（2）操作步驟：往氯化鋁溶液中加入足量氨水，直到不再產生沉淀。

（3）注意事項：

氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能溶于氫氧化鈉溶液，但不溶于氨水，制備時一般用可溶性鹽與氨水反應。

考點突破

1. 氫氧化鋁的兩性。

氫氧化鋁是兩性氫氧化物，在常溫下它既可以與強酸反應，又可以與強堿反應，但對于酸性或堿性較弱的酸和堿不能溶解氫氧化鋁。所以制取Al（OH）3一般不用強酸或強堿，因為強酸、強堿都能溶解生成的Al（OH）3，而不易控制酸、堿的用量。一般用氨水或CO2制取，也可用Al3+、AlO2-的雙水解反應制取。

2. 以金屬鋁為原料制取氫氧化鋁的實驗方案比較。

方案一：AI AI2（SO4）3 AI（OH）3

涉及的反應：

2AI+6H+2AI3++3H2↑；

AI3++3OH-AI（OH）3↓

（或AI3++3NH3·H2OAI（OH）3↓+3NH4+）

方案二：A■NaAIO2AI（OH）3

涉及的反應：

2AI+2OH-+2H22AIO2-+3H2↑；

AIO2-+H2O+H+AI（OH）3↓

（或AI+2H2O+CO2HCO3-+AI（OH）3↓）。

方案三：

涉及的反應：2AI+6H+2AI3++3H2↑；

2AI+2OH-+2H2O2AIO2-+3H2↑；

AI3++3AIO2-+6H2O4AI（OH）3↓

從以上三種方案的試劑用量來看，方案三制備1 mol Al（OH）3需3/4mol H+和3/4 mol OH-，酸與堿的用量少，是最佳方案。

如果選用含Al3+的物質如明礬、Al2（SO4）3等為原料制取氫氧化鋁，則可以選用以下方案：由于氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物，與強堿會發(fā)生反應：因此選用強堿不好控制，選用弱堿較為理想。

如果選用純凈的氧化鋁為原料，可直接用強酸溶解1份氧化鋁，用強堿溶解3份氧化鋁，然后混合兩種溶液，利用鹽類水解制備氫氧化鋁，與由鋁制備氫氧化鋁類似，但在實驗室該方法效果不理想。

【例1】實驗室制備Al（OH）3最好用（ ）

A. Al2O3和稀鹽酸 B. Al2O3和水

C. Al2（SO4）3和KOH D. AlCl3和氨水

【解析】Al2O3和稀鹽酸反應生成的是氯化鋁，A錯誤；Al2O3和水不反應，B錯誤；Al（OH）3可與強堿KOH 反應，C錯誤；氨水與氯化鋁反應生成氫氧化鋁，且氫氧化鋁難溶于弱堿氨水，D正確。

【答案】D

【例2】下列變化不可能一步實驗直接完成的是（ ）

A. Al（OH）3—NaAlO2 B. Al2O3—Al（OH）3

C. Al2O3 —NaAlO2 D. Al（OH）3—AlCl3

【解析】Al（OH）3與NaOH反應生成NaAlO2，A正確；Al2O3無法一步生成Al（OH）3，B錯誤；Al2O3與NaOH反應生成NaAlO2，C正確；Al（OH）3與鹽酸反應生成AlCl3，D正確。

【答案】B

【例3】下列除去雜質的方法不正確的是（ ）

A. 鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應，過濾、洗滌、干燥

B. 用過量氨水除去Fe3+溶液中的少量Al3+

C. 用新制的生石灰，通過加熱蒸餾，以除去乙醇中的少量水

D. Al（OH）3中混有少量Mg（OH）2：加入足量燒堿溶液，充分反應，過濾，向濾液中通入過量CO2后過濾

【解析】Al可與燒堿溶液反應，而Mg不能反應，A項正確；Al（OH）3只能溶于強堿，不溶于氨水，B項錯誤；CaO吸水生成Ca（OH）2，再蒸餾乙醇蒸發(fā)分離，C項正確；Mg（OH）2不與燒堿反應，Al（OH）3溶于燒堿生成NaAlO2，再通入過量CO2又生成Al（OH）3，D項正確。

【答案】B

決勝高考

1. 下列各項操作中，不發(fā)生“先產生沉淀，然后沉淀又溶解”現象的是

①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2；②向NaAlO2溶液中逐滴加入過量的稀鹽酸；③向AlCl3溶液中逐滴加入過量的稀氫氧化鈉溶液；④向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸

A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ②③

2. 用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁，下列操作步驟中最恰當的組合是

①加鹽酸溶解 ②加燒堿溶液溶解 ③過濾 ④通入過量CO2生成Al（OH）3沉淀 ⑤加入鹽酸生成Al（OH）3沉淀 ⑥加入過量燒堿溶液

A. ①⑥⑤③ B. ②③④③ C. ②③⑤③ D. ①③⑤③

3. 下列各組物質的無色溶液，不用其他試劑即可鑒別的是________。

①NaOH、AlCl3 ②NaHCO3、H2SO4 ③NaAlO2、NaHSO4 ④Na2CO3、HCl ⑤Na2CO3、NaHCO3、Ca（OH）2

4. 若甲、乙、丙三位同學用規(guī)定的藥品制備Al（OH）3。規(guī)定必用的藥品如下：350 g 70% H2SO4溶液，NaOH固體240 g，足量鋁屑、水（不能用其他藥品）。

甲、乙、丙用各自設計的方案制得Al（OH）3的質量分別是W1、W2、W3。三種實驗方案如下：

甲：鋁→加NaOH溶液→加H2SO4溶液→W1 g Al（OH）3

乙：鋁→加H2SO4溶液→加NaOH溶液→W2 g Al（OH）3

丙：→W3 g Al（OH）3

試回答：

（1）從充分利用原料、降低成本和提高產率等因素分析，實驗方案最合理的是________。

（2）三位學生制得的Al（OH）3，W1、W2、W3其質量由大到小的順序是___________________________。

（3）制得Al（OH）3的最大質量是________。

5. 鋅和鋁都是活潑金屬，其氫氧化物既能溶于強酸，又能溶于強堿。但是氫氧化鋁不溶于氨水，而氫氧化鋅能溶于氨水，生成[Zn（NH3）4]2+。

回答下列問題：

（1）單質鋁溶于氫氧化鈉溶液后，溶液中鋁元素的存在形式為________________（用化學式表示）。

（2）寫出鋅和氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：_______

________________________________。

（3）下列各組中的兩種溶液，用相互滴加的實驗方法即可鑒別的是________________。

①硫酸鋁和氫氧化鈉 ②硫酸鋁和氨水 ③硫酸鋅和氫氧化鈉 ④硫酸鋅和氨水

（4）寫出可溶性鋁鹽與氨水反應的離子方程式：_______

___________________________。

試解釋在實驗室不適宜用可溶性鋅鹽與氨水反應制備氫氧化鋅的原因：_______________。

6.（2013·全國）鋁是一種應用廣泛的金屬，工業(yè)上用Al2O3和冰晶石（Na3AlF6）混合熔融電解制得。

①鋁土礦的主要成分是Al2O3和SiO2等。從鋁土礦中提煉Al2O3的流程如下：

②以螢石（CaF2）和純堿為原料制備冰晶石的流程如下：

回答下列問題：

（1）寫出反應1的化學方程式______________________。

（2）濾液Ⅰ中加入CaO生成的沉淀是______________，反應2的離子方程式為________________________。

（3）E可作為建筑材料，化合物C是________，寫出由D制備冰晶石的化學方程式____________________。

（4）電解制鋁的化學方程式是__________________，以石墨為電極，陽極產生的混合氣體的成分是______________。

答案點撥

1. C解析：①向飽和碳酸鈉溶液中通入過量的CO2會產生沉淀，因為反應會生成碳酸氫鈉，碳酸氫鈉的溶解度比碳酸鈉的小，所以有NaHCO3沉淀產生，反應的化學方程式為Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3↓；向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸，鹽酸和Na2SiO3溶液反應生成白色膠狀H2SiO3沉淀，2HCl+Na2SiO32NaCl+H2SiO3↓。

2. B解析：若先用鹽酸溶解，Mg、Al均溶解，制取Al（OH）3的步驟較多；從NaAlO2制備Al（OH）3，若加鹽酸不容易控制量的多少。故B項操作步驟為最佳順序。

3. ①③④

解析：都使用互滴法，兩次操作應產生不同的現象。

①向含Al3+的溶液中滴加NaOH溶液：先生成白色沉淀，后沉淀又逐漸溶解；向NaOH溶液中滴加含Al3+的溶液：開始無沉淀產生，后產生白色沉淀，且沉淀不溶解。兩次現象不同，可以鑒別。

②不論是NaHCO3滴入H2SO4中還是H2SO4滴入NaHCO3中都會立即產生氣泡，現象相同，無法鑒別。

③NaHSO4Na++H++S，溶液顯強酸性。向NaAlO2溶液中滴加NaHSO4：開始出現白色沉淀后沉淀逐漸溶解；向NaHSO4溶液中滴加NaAlO2溶液：開始無現象，后出現白色沉淀?，F象不同，可以鑒別。④向Na2CO3溶液中滴加鹽酸：開始無現象，后產生氣泡；向鹽酸中滴加Na2CO3溶液：立即產生氣泡?，F象不同，可以鑒別。⑤無論是NaHCO3還是Na2CO3加到Ca（OH）2中都會產生白色沉淀，無法鑒別。

4. （1）丙 （2）W3>W1>W2 （3）520 g

解析：甲：2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑

AlO2-+H++H2OAl（OH）3↓

乙：2Al+6H+2Al3++3H2↑；Al3++3OH-Al（OH）3↓

丙：Al Al3+，3Al 3AlO2-

所以Al3++3AlO2-+6H2O4Al（OH）3↓

分析：（從化學方程式計量數看）

甲：制取2 mol Al（OH）3消耗H+ 2 mol，OH- 2 mol。

乙：制取2 mol Al（OH）3消耗H+ 6 mol，OH- 6 mol。

丙：制取4 mol Al（OH）3消耗H+ 3 mol，OH- 3 mol，

即制取2 mol Al（OH）3消耗H+ 1.5 mol，OH- 1.5 mol。

結論是丙以較少的原料制出較多的Al（OH）3，最好；乙以較多的原料制出較少的產品，最差。相同的原料制取的Al（OH）3應是W3>W1>W2。

n（H+）=×2=5 mol

n（OH-）==6 mol

由電荷守恒：OH-過量，按H+計算

按丙的方法：3H+～3OH-～4Al（OH）3

3 mol 312 g

5 mol x

x==520 g。

5.（1）AlO2-（2）Zn+2NaOHNa2ZnO2+H2↑（3）①③④（4）Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+可溶性鋅鹽與氨水反應產生的Zn（OH）2可溶于過量氨水中，生成[Zn（NH3）4]2+，氨水的用量不易控制

解析：（1）Al與NaOH溶液發(fā)生反應的化學方程式為：2Al+2NaOH+6H2O2NaAlO2+3H2↑。溶液中Al以AlO2-形式存在。（2）仿照Al與NaOH溶液的反應，可以寫出Zn與NaOH溶液反應的化學方程式為：Zn+2NaOHNa2ZnO2+H2↑。（3）①少量Al2（SO4）3溶液滴入NaOH溶液中沒有沉淀，生成AlO2-；少量NaOH溶液滴入Al2（SO4）3溶液中有沉淀。②Al2（SO4）3溶液滴入氨水中有沉淀；氨水滴入Al2（SO4）3溶液中也有沉淀。③少量ZnSO4溶液滴入NaOH溶液中沒有沉淀，生成ZnO2-；少量NaOH溶液滴入ZnSO4溶液中有沉淀。④少量ZnSO4溶液滴入氨水中沒有沉淀，生成[Zn（NH3）4]2+；少量氨水滴入ZnSO4溶液中有沉淀。所以，用相互滴加的實驗方法就能鑒別的有①③④。（4）根據給出信息，寫出化學方程式：Al3++3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4+ 可溶性鋅鹽與氨水反應產生的Zn（OH）2可溶于過量氨水，生成[Zn（NH3）4]2+，所以實驗過程中加入氨水的用量不易控制。

6. （1）2NaOH+SiO2Na2SiO3+H2O

與Ca2+結合生成難溶物CaSiO3；濾液Ⅱ中主要含有AlO2-，通入CO2后生成沉淀Al（OH）3，煅燒后生成Al2O3。（3）螢石能與濃硫酸反應生成CaSO4和HF氣體；HF、Na2CO3、Al（OH）3三者沒有發(fā)生氧化還原反應，根據質量守恒定律可寫出化學方程式。（4）電解Al2O3制取金屬鋁，加入的冰晶石為助熔劑；陽極產生的O2能與石墨電極反應生成CO2（可能含有CO）。

（作者單位：平遠縣平遠中學）

責任編校 李平安