实验室用氢氧化钠溶液制取氢氧化铝的探究

2012年中文核心期刊中学化学教学参考发表。

实验室用氢氧化钠溶液制取氢氧化铝的探究

钟家辛

( 西大垸中学 湖北 潜江市 ４３３１１３)

问题的提出：

在中学化学中，教材介绍了不溶性碱可以由可溶性盐和可溶性碱通过复分解反应来制取。氢氧化铝是一种不溶性碱，当然可以用这种方法来制取。关于氢氧化铝，中学化学课程中又介绍了它的两性，也讲了它的实验室制法。实验室制取氢氧化铝教科书中有完整的实验方案，方案全文是：在试管里加入10mL 0.5mol/LAl2(SO4)3溶液，滴加氨水，生成白色胶状物质。继续滴加氨水，直到不再产生沉淀为止。方案强调氨水要过量，使Al2(SO4)3能完全反应生成Al(OH)3沉淀。这个实验方案非常合理。教科书还强调：在实验室里，常常用铝盐溶液与氨水反应来制取氢氧化铝。接着，教科书又设置了一个“学与问”：为什么常用氨水与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝，而不用氢氧化钠溶液制取氢氧化铝呢？这个问题就值得我们探究了。实验室里，能不能用氢氧化钠溶液制取氢氧化铝呢？ 探究原理（可能的主要化学反应方程式）：

Al2(SO4)3+6NaOH=2 Al(OH)3↓+3Na2SO4 Al(OH)3+ NaOH=NaAlO2+2H2O

Al2(SO4)3+8 NaOH=2 NaAlO2+3 Na2SO4+4 H2O 6 NaAlO2+ Al2(SO4)3+12 H2O=8 Al(OH)3↓+3Na2SO4 实验用品：

托盘天平（感量0.05g）1台、容量瓶（100mL，20℃）2个、移液管（25mL，20℃）2支、移液管（5mL，20℃）1支、移液管（10mL，20℃）1支、酸式滴定管（25mL，20℃）1支、碱式滴定管（25mL，20℃）1支、量筒50mL 1个、烧杯100 mL2个、试剂瓶（150 mL）2个、锥形瓶（100 mL）2个、玻璃棒2根、胶头滴管2支、药匙1把、滴定台1个、蝴蝶夹1个、滤纸1盒。

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NaOH固体、Al2(SO4)3 18 H2O晶体、蒸馏水。 探究过程：

1、配制100mL 2mol/L的NaOH溶液，装瓶备用。 2、配制100mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液，装瓶备用。 3、做好滴定的准备工作，使酸式滴定管盛有25mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液，使碱式滴定管盛有25mL 2mol/L的NaOH溶液。

4、实验方案一：用移液管取0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液5mL，放入放入干净的锥形瓶中；再用碱式滴定管分三步向该锥形瓶Al2(SO4)3溶液中逐滴加入总量为15 mL的2mol/L的NaOH溶液。每步滴定后，均充分振荡，观察并记录现象和数据。结果见下表：

5、实验方案二：用移液管取2mol/L的NaOH溶液10mL，放入放入干净的锥形瓶中；再用酸式滴定管分三步向该锥形瓶NaOH溶液中逐滴加入总量为9 mL的0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液。每步滴定后，均充分振荡，观察并记录现象和数据。结果见下表：

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6、重复两次实验方案一和实验方案二。 结果分析：

Al(OH)3是两性氢氧化物，它既能与酸反应，又能与强碱溶液反应，所以Al(OH)3既能溶解在酸中，又能溶解在强碱溶液中。Al(OH)3在NaOH溶液中溶解会生成NaAlO2， NaAlO2是一种强碱弱酸盐，在水溶液中容易水解。Al2(SO4)3是一种强酸弱碱盐，在水溶液中也容易水解。当向NaAlO2溶液中加入Al2(SO4)3溶液时，则会发生较彻底的双水解反应生成大量的Al(OH)3沉淀。

在实验方案一中，第一步，逐滴加入5 mL 2mol/L NaOH溶液后，Al2(SO4)3溶液是过量的，所以生成的Al（OH）3沉淀不会溶解，有关反应是Al2(SO4)3+6NaOH=2 Al(OH)3↓+3Na2SO4；第二步，逐滴加入5 mL 2mol/L NaOH溶液后，2mol/L NaOH溶液累积滴加量达10mL，与Al2(SO4)3溶液相比已经过量，所以生成的Al(OH)3沉淀会部分溶解，有关反应有Al2(SO4)3+6NaOH=2 Al(OH)3↓+3Na2SO4和Al(OH)3+ NaOH=NaAlO2+2H2O；第三步，逐滴加入5 mL 2mol/L NaOH溶液后，2mol/L

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NaOH溶液累积滴加量已达15mL，导致溶液呈强碱性，生成的Al(OH)3沉淀会全部溶解，有关反应是Al(OH)3+ NaOH=NaAlO2+2H2O。可见，氢氧化钠溶液过量后，将得不到氢氧化铝沉淀。该方案的实验方法不能用于实验室制取氢氧化铝。

在实验方案二中，第一步，逐滴加入3 mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3

溶液后，溶液仍然是强碱性环境，所以Al(OH)3沉淀是不能产生的，即使产生了也会溶解，有关反应是Al2(SO4)3+8 NaOH=2 NaAlO2+3 Na2SO4+4 H2O；第二步，逐滴加入3 mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液后，0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液累积滴加量达6 mL，Al2(SO4)3溶液略过量，会有部分水解反应发生，最后会有少量Al（OH）3沉淀生成，有关反应有Al2(SO4)3+8 NaOH=2 NaAlO2+3 Na2SO4+4 H2O和6 NaAlO2+ Al2(SO4)3+12 H2O=8 Al（OH）3↓+3Na2SO4；第三步，逐滴加入3 mL 0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液后，0.5mol/L的Al2(SO4)3溶液累积滴加量已达9 mL，此时，Al2(SO4)3溶液大大过量，加入的Al2(SO4)3仅发生水解反应，所以会产生大量Al(OH)3沉淀，有关反应是6 NaAlO2+ Al2(SO4)3+12 H2O=8 Al(OH)3↓+3Na2SO4。该方案的实验方法可以用于实验室制取氢氧化铝。 探究结论：

实验室可以用氢氧化钠溶液与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝的。在用氢氧化钠溶液与硫酸铝溶液反应制取氢氧化铝时，我们要注意试剂滴加的顺序：向氢氧化钠溶液里逐滴加入硫酸铝溶液，直至不再产生沉淀为止。

参考文献：

人民教育出版社：《化学》九年级下册和必修①

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