Question

（10分）在m mL b mol·L^－1 AlCl₃溶液中，加入等體積a mol·L^－1的NaOH溶液。  
（1）當a≤3b時，生成Al(OH)₃沉淀的物質的量是___________mol。 
（2）當a、b滿足_____________條件時，無沉淀生成。
（3）當a、b分別滿足___________條件時，有沉淀生成且溶液中無Al^3＋存在，生成Al(OH)₃沉淀的物質的量是________ mol

Answer 1

(1)  am/3000（2分）     (2) a≥4b（2分）   
(3) 3b≤a＜4b（3分）；   (4mb－ma)×10^－3 mol（3分）

試題分析：（1）在化學反應中，參加反應的物質的物質的量之比=化學計量數之比．AlCl₃和NaOH反應，3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl，
當AlCl₃和NaOH恰好反應即物質的量之比為1：3時，生成的Al（OH）₃物質的量最大．當a≤3b時，反應中NaOH不足量，計算時應以NaOH為標準進行，
設生成Al（OH）₃沉淀的物質的量為x。
3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl
3               1
m×10^-3×a          x
3：1= m×10^-3×a：x
解得 x= am/3000mol，
故答案為：am/3000；
（2）AlCl₃和NaOH反應生成Al（OH）₃，Al（OH）₃是兩性氫氧化物，能夠溶于NaOH溶液，所以生成的沉淀會減少，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O，
方程式3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl和 NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O 相加，得到方程式4NaOH+AlCl=NaAlO₂+3NaCl+2H₂O，由方程式可得，
當AlCl₃和NaOH物質的量之比為1：4時，恰好沒有沉淀產生。
4NaOH+  AlCl₃  =  NaAlO₂+3NaCl+2H₂O
4          1
m×10^-3a   m×10^-3b
a：b=4：1
故答案為：a=4b或a＞4b；即a≥4b。
（3）有沉淀生成且溶液中無Al^3＋存在，3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl，后又有部分沉淀溶解，NaOH+Al（OH）₃=NaAlO₂+2H₂O
所以3b≤a＜4b時，會出現先有沉淀生成后又有部分沉淀溶解，當全部生成沉淀時，應以AlCl₃為標準進行計算，
當沉淀生成后又有部分沉淀溶解時，應以剩余的NaOH為標準進行計算。
設AlCl₃全部轉化為Al（OH）₃時，需要的NaOH為xmol，生成的Al（OH）₃為ymol，
3NaOH+AlCl₃=Al（OH）₃+3NaCl
3       1     1
x     m×10^-3b    y
x=3m×10^-3b  y= m×10^-3b
剩余NaOH的物質的量為：m×10^-3a-3m×10^-3b，
設生成NaAlO₂時需要的Al（OH）₃物質的量為zmol，
NaOH+          Al（OH）₃  =    NaAlO₂  +    2H₂O
1                  1
m×10^-3a-3m×10^-3b  z
z= m×10^-3a-3m×10^-3b
所以剩余的Al（OH）₃物質的量為m×10^-3b-（m×10^-3a-3m×10^-3b）=4m×10^-3b- m×10^-3a=(4mb－ma)×10^－3 mol。
故答案為：3b≤a＜4b；(4mb－ma)×10^－3。
點評：本題考查的是鋁的重要化合物的有關計算及有關計算范圍的討論．在做討論題時，結合有關化學方程式，找出反應的臨界值進行討論，簡潔明了．如：NaOH溶液中通入CO₂、向NaAlO₂溶液中滴加稀鹽酸等都是有關計算范圍的討論。