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第3課時(shí) 氫氧化鋁的制備,1.以制備Al(OH)3實(shí)驗(yàn)為例,體驗(yàn)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路、制備條件的選擇。 2.學(xué)習(xí)利用實(shí)驗(yàn)室或自然界易得原料設(shè)計(jì)、制備所需物質(zhì),培養(yǎng)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。,一,二,一、選擇實(shí)驗(yàn)條件 不同的操作下AlCl3與NaOH溶液的反應(yīng):向盛有2 mL 0.5 mol·L-1AlCl3溶液的試管中逐滴加入2 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液,觀察到的現(xiàn)象:出現(xiàn)白色沉淀,沉淀逐漸增多。反應(yīng)的離子方程式:Al3++3OH- Al(OH)3↓。向另一支盛有2 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液的試管中逐滴加入2 mL 0.5 mol·L-1 AlCl3溶液,觀察到的現(xiàn)象:開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后出現(xiàn)白色沉淀。有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:,,,,,一,二,二、優(yōu)化物質(zhì)制備方案應(yīng)遵循的原則 優(yōu)化物質(zhì)制備方案應(yīng)遵循的原則是原料廉價(jià),原理綠色,條件優(yōu)化,儀器簡(jiǎn)單,分離方便。,,,一,二,三,一、制備氫氧化鋁實(shí)驗(yàn)原理 氫氧化鋁是典型的兩性氫氧化物,既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng),化學(xué)方程式:Al(OH)3+3HCl AlCl3+3H2O;Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O。鋁和鋁的化合物都可以用來(lái)制取氫氧化鋁。 用較純凈的鋁屑制取氫氧化鋁有多種方案:,一,二,三,一,二,三,如果選用純凈的氧化鋁為原料,可直接用強(qiáng)酸溶解1份質(zhì)量的氧化鋁,用強(qiáng)堿溶解3份質(zhì)量的氧化鋁,然后混合兩種溶液,利用鹽類(lèi)水解制備氫氧化鋁,與由鋁制備氫氧化鋁的方案三類(lèi)似。,一,二,三,二、制備Al(OH)3實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1.本實(shí)驗(yàn)無(wú)論采用哪種方法制取氫氧化鋁,都要用到過(guò)濾操作。過(guò)濾時(shí)濾紙應(yīng)大小合適,在漏斗中濾紙的邊緣應(yīng)比漏斗口稍低,用水濕潤(rùn)濾紙,使濾紙緊貼漏斗的內(nèi)壁,中間不留氣泡,漏斗放置在漏斗架上,調(diào)整好高度,使下端緊貼燒杯內(nèi)壁,下端斜面向外。向漏斗中加入液體須用玻璃棒引流,玻璃棒的下端輕靠在三層濾紙的一邊。漏斗中的液體液面要低于濾紙邊緣。,一,二,三,2.以鋁為原料制取氫氧化鋁,選用的鋁屑需要先除表面上的氧化膜。方法是:在燒杯中加入約50 mL稀NaOH溶液,再放入足量的鋁屑。給溶液稍加熱,1~2 min后用傾析法倒出稀NaOH溶液,用蒸餾水把鋁屑沖洗干凈,干燥。稱(chēng)量鋁屑的質(zhì)量,將鋁屑分為等質(zhì)量的四份,在盛有1份鋁的燒杯中加適量稀硫酸,使鋁屑反應(yīng)至不再有氣泡時(shí)趁熱過(guò)濾;在盛有3份鋁的燒杯中加入適量濃NaOH溶液,使鋁屑反應(yīng)至不再有氣泡時(shí)趁熱過(guò)濾,然后將兩次過(guò)濾得到的濾液倒在一起反應(yīng)。,一,二,三,4.由于生成的氫氧化鋁是膠狀沉淀,過(guò)濾速度較慢,為加快過(guò)濾速度,可以選用孔隙大的快速濾紙過(guò)濾。 5.判斷產(chǎn)物是否為Al(OH)3的辦法:取產(chǎn)物少許放在蒸發(fā)皿里加熱,白色膠狀固體分解成白色粉末,有水蒸氣出現(xiàn)。,一,二,三,三、與試劑的滴加順序有關(guān)的反應(yīng) 1.NaOH和AlCl3 向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先出現(xiàn)白色沉淀后消失: 向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,開(kāi)始無(wú)明顯現(xiàn)象,后出現(xiàn)白色沉淀: 2.NaAlO2和鹽酸 向NaAlO2溶液中滴加鹽酸,先出現(xiàn)白色沉淀后消失:,一,二,三,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)1 Al(OH)3的制備 【例題1】 實(shí)驗(yàn)室中有甲、乙、丙三位同學(xué)做制備氫氧化鋁實(shí)驗(yàn),桌上都放有同樣的藥品:231 g濃度為70%的硫酸,含雜質(zhì)苛性鉀20%的燒堿140 g及足量的鋁屑,三位學(xué)生分別制得氫氧化鋁w1 g、w2 g、w3 g,實(shí)驗(yàn)的三種方案示意圖如下:,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,(1)從充分利用原料,降低成本和提高產(chǎn)率等因素分析,哪位同學(xué)實(shí)驗(yàn)方案最佳: (用甲、乙、丙序號(hào)表示)。 (2)三位同學(xué)分別制得氫氧化鋁質(zhì)量大小的順序?yàn)? (用w1、w2、w3序號(hào)表示)。 解析:有關(guān)方案的反應(yīng)原理如下:,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,通過(guò)計(jì)算可確定上述試劑所能提供的H+和OH-的物質(zhì)的量均為3.3 mol?？稍O(shè)三種方案均制得4 mol Al(OH)3,顯然所用鋁屑均為4 mol。從上述反應(yīng)原理可推知:甲需4 mol OH-和4 mol H+,乙需12 mol OH-和12 mol H+,丙需3 mol OH-和3 mol H+。由此可知:制取等質(zhì)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 點(diǎn)撥在原理正確的前提下,方案的優(yōu)劣取決于制備等量的產(chǎn)品時(shí),所消耗原料的多少及價(jià)格、反應(yīng)條件、實(shí)驗(yàn)的難易程度、反應(yīng)的安全性及對(duì)環(huán)境的不良影響等。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)2 Al(OH)3的性質(zhì) 【例題2】 向20 mL某物質(zhì)的量濃度的AlCl3溶液中滴入2 mol·L-1 NaOH溶液時(shí),得到的Al(OH)3沉淀質(zhì)量與所滴加的NaOH溶液的體積(mL)關(guān)系如圖所示,試回答下列問(wèn)題:,(1)圖中A點(diǎn)表示的意義是 。 (2)圖中B點(diǎn)表示的意義是 。 (3)上述兩步反應(yīng)用總的離子方程式可表示為 。 (4)若溶液中有Al(OH)3沉淀0.39 g,則此時(shí)用去NaOH溶液的體積為 。,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,知識(shí)點(diǎn)1,知識(shí)點(diǎn)2,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 (4)7.5 mL或17.5 mL 點(diǎn)撥使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。當(dāng)n[Al(OH)3]n(Al3+)時(shí),可能有兩種原因:①n(OH-)不足,②n(OH-)過(guò)量。,1 2 3 4,,,,,1下列物質(zhì)中既能與稀鹽酸反應(yīng),又能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的是( ) ①NaHCO3 ②(NH4)2S ③Al2O3 ④Al(OH)3 ⑤Al A.③④ B.③④⑤ C.①③④⑤ D.①②③④⑤ 解析:以上5種物質(zhì)均既能與強(qiáng)酸反應(yīng),又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。如:NaHCO3與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水、二氧化碳?xì)怏w,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成正鹽(碳酸鈉)和水;(NH4)2S與鹽酸反應(yīng)生成H2S氣體和氯化銨,與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成硫化鈉和氨水;Al2O3、Al(OH)3都是兩性物質(zhì),Al在金屬中也具有特殊性,既能與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)。 答案:D,1 2 3 4,,,,,2在下列操作中,可得到純凈氧化鋁的是( ) A.向氯化鋁溶液中加入過(guò)量氨水后,蒸干并灼燒 B.向偏鋁酸鈉溶液中加入適量AlCl3溶液,蒸干并灼燒 C.向偏鋁酸鈉溶液中通入過(guò)量CO2后,蒸干并灼燒 D.向偏鋁酸鈉溶液中加入適量硫酸后,蒸干并灼燒 解析:各選項(xiàng)所述變化為:,1 2 3 4,,,,,因此,只有A項(xiàng)能得到純凈的Al2O3。 答案:A,1 2 3 4,,,,,3用含少量鎂粉的鋁粉制取純凈的氫氧化鋁,下述操作步驟中最恰當(dāng)?shù)慕M合是( ) ①加鹽酸溶解 ②加燒堿溶液溶解 ③過(guò)濾 ④通入過(guò)量的CO2生成Al(OH)3沉淀 ⑤加入鹽酸生成Al(OH)3沉淀 ⑥加入過(guò)量燒堿溶液 A.①⑥⑤③ B.②③④③ C.②③⑤③ D.①③⑤③ 答案:B,1 2 3 4,,,,,4以鋁屑、硫酸、NaOH溶液、CO2、氨水等為原料制取一定量的Al(OH)3,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案,并確定最優(yōu)的方案。 答案:由于鋁既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng),故制備Al(OH)3至少有兩種方案:,1 2 3 4,,,,,