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1、课题二物质的制备(第3课时)1以制备Al(OH)3实验为例，体验制备实验的设计思路、制备条件的选择。2学习利用实验室或自然界易得原料设计、制备所需物质，培养自主设计实验的能力。一、选择实验条件不同的操作下AlCl3和NaOH溶液的反应：向盛有2 mL 0.5 molL1AlCl3溶液的试管中逐滴加入2 mL 0.5 molL1 NaOH溶液，观察到的现象：_。反应的离子方程式：_。向另一支盛有2 mL 0.5 molL1 NaOH溶液的试管中逐滴加入2 mL 0.5 molL1 AlCl3溶液，观察到的现象：_。有关反应的离子方程式：_。二、优化物质制备方案应遵循的原则优化物质制备方案应遵循的
2、原则是_。答案：一、出现白色沉淀，沉淀逐渐增多Al33OH=Al(OH)3开始无明显现象，后出现白色沉淀Al34OH=AlO2H2O,3AlOAl36H2O=4Al(OH)3二、原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器简单，分离方便一、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)33HCl=AlCl33H2O；Al(OH)3NaOH=NaAlO22H2O。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：AlAl2(SO4)3Al(OH)3涉及的反应：2Al6H=2Al33H2；Al33OH=Al(OH)3
3、或Al33NH3H2O=Al(OH)33NH。方案二：AlNaAlO2Al(OH)3涉及的反应：2Al2OH2H2O=2AlO3H2；AlOH2OH=Al(OH)3或AlO2H2OCO2=HCOAl(OH)3。方案三：涉及的反应：2Al6H=2Al33H2；2Al2OH2H2O=2AlO3H2；Al33AlO6H2O=4Al(OH)3。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：Al33OH=Al(OH)3或Al
4、33NH3H2O=Al(OH)33NH，但由于氢氧化铝与强碱会发生反应：Al(OH)3OH=AlO2H2O，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
5、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，12 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、OH3/4 m
6、ol，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1NaOH和AlCl3向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，先出现白色沉淀后消失：Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2O向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液，开始无现象，后出现白色沉淀：Al34OH=AlO2H2O
7、Al33AlO6H2O=4Al(OH)32NaAlO2和盐酸向NaAlO2溶液中滴加盐酸，先出现白色沉淀后消失：AlOHH2O=Al(OH)3Al(OH)33H=Al33H2O向盐酸中滴加NaAlO2溶液，开始无现象后出现白色沉淀：AlO4H=Al32H2OAl33AlO6H2O=4Al(OH)33Na2CO3和盐酸向Na2CO3溶液中滴加盐酸，开始无现象，后产生气泡：COH=HCOHCOH=H2OCO2向盐酸中滴加Na2CO3溶液，立即产生气泡：CO2H=H2OCO2知识点1 Al(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
8、药品：231 g浓度为70%的硫酸，含杂质苛性钾20%的烧碱140 g及足量的铝屑，三位学生分别制得氢氧化铝w1 g、w2 g、w3 g，实验的三种方案示意图如下：(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：乙：丙：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3.3 mol。可设三种方案均制得4 mol Al(OH)3，显然所用铝屑均为4 mol。从上述反应原理可推知：甲需4 mol OH和4 mol H，乙需1
9、2 mol OH和12 mol H，丙需3 mol OH和3 mol H。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)w3w1w2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2 Al(OH)3的性质【例题2】 向20 mL某物质的量浓度的AlCl3溶液中滴入2 molL1 NaOH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
10、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0.39 g，则此时用去NaOH溶液的体积为_。解析：由图可知：随着NaOH溶液的加入，AlCl3溶液中发生Al3Al(OH)3AlO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：Al33OH=Al(OH)3Al(OH)3OH=AlO2H2O总的离子反应方程式为：Al34OH=AlO2H2O要生成0.39 g Al(OH)3沉淀时有两种情况：AlCl3过量，此时nAl(OH)3n(OH)，
11、即2 molL1V103 LmL1解得V7.5 mL。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nAl(OH)34n(Al3)n(OH)，即42 molL1V103 LmL1解得V17.5 mL。答案：(1)生成Al(OH)3沉淀的最大值(2)Al(OH)3沉淀完全溶解于NaOH溶液形成NaAlO2溶液(3)Al34OH=AlO2H2O(4)7.5 mL或17.5 mL点拨：使Al3完全沉淀所需NaOH是使生成的Al(OH)3完全溶解所需NaOH的3倍。当nAl(OH)3n(Al3)时，可能有两种原因：n(OH)不足，n(OH)过量。1下列物质中既能
12、跟稀盐酸反应，又能跟氢氧化钠溶液反应的是()。NaHCO3(NH4)2SAl2O3Al(OH)3AlA BC D2在下列操作中，可得到纯净氧化铝的是()。A向氯化铝溶液中加入过量氨水后，蒸干并灼烧B向偏铝酸钠溶液中加入适量AlCl3溶液，蒸干并灼烧C向偏铝酸钠溶液中通入过量CO2后，蒸干并灼烧D向偏铝酸钠溶液中加入适量硫酸后，蒸干并灼烧3有下列四组物质，如果把某组物质中的后者逐滴加入到前者中至过量，将出现“先产生白色沉淀，后白色沉淀溶解”的现象，这组物质是()。A稀硫酸、氯化钡溶液B硫酸亚铁溶液、氢氧化钠溶液C氯化钠溶液、硝酸银溶液D氯化铝溶液、氢氧化钠溶液4以铝屑、硫酸、NaOH溶液、CO2
13、、氨水等为原料制取一定量的Al(OH)3，请设计相应的实验方案，并确定最优的方案。答案：1D解析：以上5种物质均既能与强酸反应，又能与强碱溶液反应。如：NaHCO3与盐酸反应生成氯化钠、水、二氧化碳气体，与氢氧化钠溶液反应生成正盐(碳酸钠)和水；(NH4)2S与盐酸反应生成H2S气体和氯化铵，与氢氧化钠溶液反应生成硫化钠和氨水；Al2O3、Al(OH)3都是两性物质，Al在金属中也具有特殊性，既能与强酸溶液反应又能与强碱溶液反应。2A解析：各选项所述变化为：因此，只有A项能得到纯净的Al2O3。3D解析：氯化钡溶液和稀硫酸相遇即产生白色沉淀：Ba2=BaSO4，A不符合。氢氧化钠溶液逐滴加入到硫酸亚铁溶液中，现象是先生成白色沉淀并迅速变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀，发生的反应：Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，B不符合。硝酸银溶液逐滴加入到氯化钠溶液中只产生白色沉淀：AgCl=AgCl，C不符合。氢氧化钠溶液逐滴加入到氯化铝溶液中，发生的反应：Al33OH=Al(OH)3，Al(OH)3OH=2H2O，先产生白色沉淀，后白色沉淀溶解。4答案：见解析。解析：由于铝既能与酸反应又能与碱反应，故制备Al(OH)3至少有两种方案：(1)AlAl2(SO4)3Al(
