李曉明

摘要：針對氫氧化鋁不溶于弱酸和弱堿的說法進行了理論分析，得出氫氧化鋁是否溶于酸和堿并不是取決于酸堿性的強弱，而是取決于溶液的pH的結(jié)論，并就常見的弱酸與弱堿能否溶解氫氧化鋁進行了分析。

關(guān)鍵詞：氫氧化鋁；溶解；酸；堿；溶液的pH

文章編號：1008-0546（2014）05-0057-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.020

一、問題的提出

在實驗室制取Al（OH）3時，通常在可溶性的鋁鹽中滴加氨水；在工業(yè)上冶煉鋁的過程中制取Al（OH）3，是在偏鋁酸鈉溶液中通入過量的CO2。教師在向?qū)W生解釋為什么使用氨水和CO2來制取Al（OH）3時，通常是說Al（OH）3只能溶于強酸和強堿而不溶于弱酸和弱堿。這樣的認識是否科學(xué)嚴謹。為此，特作以下理論分析。

二、溶液中鋁各形態(tài)與溶液pH的關(guān)系

1. Al（OH）3開始沉淀時溶液的pH

Al（OH）3■Al3++3OH-

Ksp[Al（OH）3]=1.3×10-33

根據(jù)溶度積常數(shù)的定義，可得出Al（OH）3開始沉淀時溶液中OH-濃度與溶液中Al3+初始濃度的計算公式：

[OH-]=■（1）

將不同濃度的Al3+帶入（1）式，可計算出 Al（OH）3開始沉淀時溶液中OH-濃度及溶液的pH。計算結(jié)果如表1所示：

2. Al（OH）3沉淀完全時溶液的pH

根據(jù)分析化學(xué)，當溶液中某離子的殘留濃度小于或等于10-5mol·L-1時，可以認為沉淀完全。將10-5mol·L-1帶入（1）式，計算結(jié)果如表2所示：

3. Al（OH）3沉淀開始溶解和完全溶解時溶液的pH

Al3++4OH-■Al（OH）■■ K1=1.3×1033

Al（OH）3+OH-■Al（OH）■■

K2=■ =K1×KSP[Al（OH）3]=1.3×1033×1.3×10-33=1.69

當Al（OH）3溶解后，溶液中的OH-濃度可以表示如下：

[OH-]=■（2）

當溶液中 c[Al（OH）■■]=1.0×10-5mol·L-1時，認為Al（OH）3開始溶解；當溶液中鋁元素幾乎全部以Al（OH）■■形式存在時，可以認為Al（OH）3已經(jīng)溶解完全。此時溶液中c[Al（OH）■■]和Al3+的起始濃度相等。根據(jù)（2）式，計算結(jié)果如表3所示：

4. Al（OH）3的s-pH圖

當Al3+的初始濃度分別為1.0mol·L-1、0.1mol·L-1和0.010mol·L-1時，以鋁各形態(tài)的濃度（以Al3+記）的對數(shù)（lgc）為縱坐標，以對應(yīng)的pH為橫坐標作圖可得 Al（OH）3的s-pH。如圖1所示。

由Al（OH）3的s-pH圖可知，Al（OH）3的溶解性隨溶液pH的增大而減小。當溶液的pH過大時，Al（OH）3的溶解性又隨溶液pH的增大而增大。左端直線上的任一點為Al（OH）3的沉淀溶解平衡狀態(tài)，而右端直線上的任一點則表示Al（OH）3+OH-■Al（OH）■■ 的平衡狀態(tài)。鋁離子的初始濃度不同的情況下，使Al（OH）3發(fā)生溶解的pH均相同（分別為4.3和8.8）。當鋁離子的初始濃度不同時，使Al（OH）3完全溶解所需要的pH也不同；鋁離子濃度越大，使Al（OH）3完全溶解為Al3+所需的pH越小，完全溶解為[Al（OH）■■]所需的pH越大。在c（Al3+）=0.1mol·L-1的溶液中，Al（OH）3開始沉淀的pH為3.4；當pH為4.3時，Al（OH）3沉淀完全；當pH為8.8時，Al（OH）3又開始溶解；當pH=12.8時，Al（OH）3完全溶解為Al（OH）■■。所以當pH小于3.4時，溶液中存在的是 Al3+；pH=4.3～8.8為Al（OH）3存在范圍；pH>12.8時，溶液中鋁以Al（OH）■■形式存在。

三、 Al（OH）3能否溶于弱酸、弱堿的理論分析

c（Al3+）=0.1mol·L-1 時，常溫、常壓下飽和二氧化碳溶液的濃度為0.033mol·L-1，H2CO3的Ka1=4.5×10-7，

c（H+）=■=1.22×10-4mol·L-1 pH=3.9<4.3，所以可以使 Al（OH）3溶解，但由于pH大于3.4所以只能是部分溶解。而在1mol·L-1的醋酸中（Ka=1.8×10-5）中c（H+）=■=4.2×10-3mol·L-1 pH=2.4<3.4，所以1mol·L-1醋酸是可以將 Al（OH）3溶解的。

市售氨水（Kb=1.8×10-5）的濃度為15mol·L-1，其中c（OH-）=■=1.6×10-2mol·L-1 pOH=1.8 pH=12.2>8.8，所以濃氨水是可以將Al （OH）3溶解的，但又由于濃氨水的pH<12.8，所以并不能使其溶解完全。由（2）式可以求出每升溶液中溶解的Al（OH）3的質(zhì)量：[Al（OH）-4]=[OH-]×K2=1.6×10-2×1.69=0.027mol·L-1 ，即每升溶液中可以溶解0.027mol的Al （OH）3，質(zhì)量為0.027mol×78g·L-1=2.1g 。溶解度約為0.21g屬于微溶的范圍。

實驗室中用氨水和鋁鹽反應(yīng)制備Al （OH）3時，所選用的鋁鹽的濃度一般較大，氨水的選用也不會用15mol·L-1的濃氨水，如蘇教版《化學(xué)1》（2009年6月第5版）中是在2mol·L-1AlCl3中，逐滴滴加6mol·L-1的氨水。同時，又由于并沒有將生成的Al（OH）3分離出來，再繼續(xù)滴加氨水時，由于同離子（NH+4）效應(yīng)，抑制了氨水的電離，會使c（OH-）降低，就會使溶解的Al（OH）3的量更少。所以用氨水和鋁鹽反應(yīng)仍然是非常成功的制備Al（OH）3方法。

在工業(yè)上通常將在過量的CO2通入偏鋁酸鈉溶液的目的之一就是使溶液中的溶質(zhì)主要為堿性較弱的NaHCO3而不是堿性較強的Na2CO3，以減少Al（OH）3的溶解損失。

由以上分析可知，Al（OH）3能否溶解取決于溶液的pH，而不應(yīng)從酸堿的強弱去判斷，如果弱酸或強堿能夠達到Al（OH）3溶解的pH，也可使其溶解。如果強酸和強堿的濃度很小，也會達不到溶解Al（OH）3所需的pH。在中學(xué)階段我們教師要多從定量的角度去理解知識，而少下絕對化的、簡單的、定性化的結(jié)論。

參考文獻

[1] 戴建良，王海富.一道有關(guān)氫氧化鋁的習(xí)題的深度剖析[J]. 化學(xué)教學(xué)，2012，（2）

[2] 張向宇. 實用化學(xué)手冊[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2011：629

[3] 唐宗薰. 無機化學(xué)熱力學(xué)[M]：科學(xué)出版社，2010：107～108

[4] 林凱. 漫談氫氧化鋁的兩性[J]. 化學(xué)教學(xué)，2005，（10）：61endprint

摘要：針對氫氧化鋁不溶于弱酸和弱堿的說法進行了理論分析，得出氫氧化鋁是否溶于酸和堿并不是取決于酸堿性的強弱，而是取決于溶液的pH的結(jié)論，并就常見的弱酸與弱堿能否溶解氫氧化鋁進行了分析。

關(guān)鍵詞：氫氧化鋁；溶解；酸；堿；溶液的pH

文章編號：1008-0546（2014）05-0057-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.020

一、問題的提出

在實驗室制取Al（OH）3時，通常在可溶性的鋁鹽中滴加氨水；在工業(yè)上冶煉鋁的過程中制取Al（OH）3，是在偏鋁酸鈉溶液中通入過量的CO2。教師在向?qū)W生解釋為什么使用氨水和CO2來制取Al（OH）3時，通常是說Al（OH）3只能溶于強酸和強堿而不溶于弱酸和弱堿。這樣的認識是否科學(xué)嚴謹。為此，特作以下理論分析。

二、溶液中鋁各形態(tài)與溶液pH的關(guān)系

1. Al（OH）3開始沉淀時溶液的pH

Al（OH）3■Al3++3OH-

Ksp[Al（OH）3]=1.3×10-33

根據(jù)溶度積常數(shù)的定義，可得出Al（OH）3開始沉淀時溶液中OH-濃度與溶液中Al3+初始濃度的計算公式：

[OH-]=■（1）

將不同濃度的Al3+帶入（1）式，可計算出 Al（OH）3開始沉淀時溶液中OH-濃度及溶液的pH。計算結(jié)果如表1所示：

2. Al（OH）3沉淀完全時溶液的pH

根據(jù)分析化學(xué)，當溶液中某離子的殘留濃度小于或等于10-5mol·L-1時，可以認為沉淀完全。將10-5mol·L-1帶入（1）式，計算結(jié)果如表2所示：

3. Al（OH）3沉淀開始溶解和完全溶解時溶液的pH

Al3++4OH-■Al（OH）■■ K1=1.3×1033

Al（OH）3+OH-■Al（OH）■■

K2=■ =K1×KSP[Al（OH）3]=1.3×1033×1.3×10-33=1.69

當Al（OH）3溶解后，溶液中的OH-濃度可以表示如下：

[OH-]=■（2）

當溶液中 c[Al（OH）■■]=1.0×10-5mol·L-1時，認為Al（OH）3開始溶解；當溶液中鋁元素幾乎全部以Al（OH）■■形式存在時，可以認為Al（OH）3已經(jīng)溶解完全。此時溶液中c[Al（OH）■■]和Al3+的起始濃度相等。根據(jù)（2）式，計算結(jié)果如表3所示：

4. Al（OH）3的s-pH圖

當Al3+的初始濃度分別為1.0mol·L-1、0.1mol·L-1和0.010mol·L-1時，以鋁各形態(tài)的濃度（以Al3+記）的對數(shù)（lgc）為縱坐標，以對應(yīng)的pH為橫坐標作圖可得 Al（OH）3的s-pH。如圖1所示。

由Al（OH）3的s-pH圖可知，Al（OH）3的溶解性隨溶液pH的增大而減小。當溶液的pH過大時，Al（OH）3的溶解性又隨溶液pH的增大而增大。左端直線上的任一點為Al（OH）3的沉淀溶解平衡狀態(tài)，而右端直線上的任一點則表示Al（OH）3+OH-■Al（OH）■■ 的平衡狀態(tài)。鋁離子的初始濃度不同的情況下，使Al（OH）3發(fā)生溶解的pH均相同（分別為4.3和8.8）。當鋁離子的初始濃度不同時，使Al（OH）3完全溶解所需要的pH也不同；鋁離子濃度越大，使Al（OH）3完全溶解為Al3+所需的pH越小，完全溶解為[Al（OH）■■]所需的pH越大。在c（Al3+）=0.1mol·L-1的溶液中，Al（OH）3開始沉淀的pH為3.4；當pH為4.3時，Al（OH）3沉淀完全；當pH為8.8時，Al（OH）3又開始溶解；當pH=12.8時，Al（OH）3完全溶解為Al（OH）■■。所以當pH小于3.4時，溶液中存在的是 Al3+；pH=4.3～8.8為Al（OH）3存在范圍；pH>12.8時，溶液中鋁以Al（OH）■■形式存在。

三、 Al（OH）3能否溶于弱酸、弱堿的理論分析

c（Al3+）=0.1mol·L-1 時，常溫、常壓下飽和二氧化碳溶液的濃度為0.033mol·L-1，H2CO3的Ka1=4.5×10-7，

c（H+）=■=1.22×10-4mol·L-1 pH=3.9<4.3，所以可以使 Al（OH）3溶解，但由于pH大于3.4所以只能是部分溶解。而在1mol·L-1的醋酸中（Ka=1.8×10-5）中c（H+）=■=4.2×10-3mol·L-1 pH=2.4<3.4，所以1mol·L-1醋酸是可以將 Al（OH）3溶解的。

市售氨水（Kb=1.8×10-5）的濃度為15mol·L-1，其中c（OH-）=■=1.6×10-2mol·L-1 pOH=1.8 pH=12.2>8.8，所以濃氨水是可以將Al （OH）3溶解的，但又由于濃氨水的pH<12.8，所以并不能使其溶解完全。由（2）式可以求出每升溶液中溶解的Al（OH）3的質(zhì)量：[Al（OH）-4]=[OH-]×K2=1.6×10-2×1.69=0.027mol·L-1 ，即每升溶液中可以溶解0.027mol的Al （OH）3，質(zhì)量為0.027mol×78g·L-1=2.1g 。溶解度約為0.21g屬于微溶的范圍。

實驗室中用氨水和鋁鹽反應(yīng)制備Al （OH）3時，所選用的鋁鹽的濃度一般較大，氨水的選用也不會用15mol·L-1的濃氨水，如蘇教版《化學(xué)1》（2009年6月第5版）中是在2mol·L-1AlCl3中，逐滴滴加6mol·L-1的氨水。同時，又由于并沒有將生成的Al（OH）3分離出來，再繼續(xù)滴加氨水時，由于同離子（NH+4）效應(yīng)，抑制了氨水的電離，會使c（OH-）降低，就會使溶解的Al（OH）3的量更少。所以用氨水和鋁鹽反應(yīng)仍然是非常成功的制備Al（OH）3方法。

在工業(yè)上通常將在過量的CO2通入偏鋁酸鈉溶液的目的之一就是使溶液中的溶質(zhì)主要為堿性較弱的NaHCO3而不是堿性較強的Na2CO3，以減少Al（OH）3的溶解損失。

由以上分析可知，Al（OH）3能否溶解取決于溶液的pH，而不應(yīng)從酸堿的強弱去判斷，如果弱酸或強堿能夠達到Al（OH）3溶解的pH，也可使其溶解。如果強酸和強堿的濃度很小，也會達不到溶解Al（OH）3所需的pH。在中學(xué)階段我們教師要多從定量的角度去理解知識，而少下絕對化的、簡單的、定性化的結(jié)論。

參考文獻

[1] 戴建良，王海富.一道有關(guān)氫氧化鋁的習(xí)題的深度剖析[J]. 化學(xué)教學(xué)，2012，（2）

[2] 張向宇. 實用化學(xué)手冊[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2011：629

[3] 唐宗薰. 無機化學(xué)熱力學(xué)[M]：科學(xué)出版社，2010：107～108

[4] 林凱. 漫談氫氧化鋁的兩性[J]. 化學(xué)教學(xué)，2005，（10）：61endprint

摘要：針對氫氧化鋁不溶于弱酸和弱堿的說法進行了理論分析，得出氫氧化鋁是否溶于酸和堿并不是取決于酸堿性的強弱，而是取決于溶液的pH的結(jié)論，并就常見的弱酸與弱堿能否溶解氫氧化鋁進行了分析。

關(guān)鍵詞：氫氧化鋁；溶解；酸；堿；溶液的pH

文章編號：1008-0546（2014）05-0057-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.020

一、問題的提出

在實驗室制取Al（OH）3時，通常在可溶性的鋁鹽中滴加氨水；在工業(yè)上冶煉鋁的過程中制取Al（OH）3，是在偏鋁酸鈉溶液中通入過量的CO2。教師在向?qū)W生解釋為什么使用氨水和CO2來制取Al（OH）3時，通常是說Al（OH）3只能溶于強酸和強堿而不溶于弱酸和弱堿。這樣的認識是否科學(xué)嚴謹。為此，特作以下理論分析。

二、溶液中鋁各形態(tài)與溶液pH的關(guān)系

1. Al（OH）3開始沉淀時溶液的pH

Al（OH）3■Al3++3OH-

Ksp[Al（OH）3]=1.3×10-33

根據(jù)溶度積常數(shù)的定義，可得出Al（OH）3開始沉淀時溶液中OH-濃度與溶液中Al3+初始濃度的計算公式：

[OH-]=■（1）

將不同濃度的Al3+帶入（1）式，可計算出 Al（OH）3開始沉淀時溶液中OH-濃度及溶液的pH。計算結(jié)果如表1所示：

2. Al（OH）3沉淀完全時溶液的pH

根據(jù)分析化學(xué)，當溶液中某離子的殘留濃度小于或等于10-5mol·L-1時，可以認為沉淀完全。將10-5mol·L-1帶入（1）式，計算結(jié)果如表2所示：

3. Al（OH）3沉淀開始溶解和完全溶解時溶液的pH

Al3++4OH-■Al（OH）■■ K1=1.3×1033

Al（OH）3+OH-■Al（OH）■■

K2=■ =K1×KSP[Al（OH）3]=1.3×1033×1.3×10-33=1.69

當Al（OH）3溶解后，溶液中的OH-濃度可以表示如下：

[OH-]=■（2）

當溶液中 c[Al（OH）■■]=1.0×10-5mol·L-1時，認為Al（OH）3開始溶解；當溶液中鋁元素幾乎全部以Al（OH）■■形式存在時，可以認為Al（OH）3已經(jīng)溶解完全。此時溶液中c[Al（OH）■■]和Al3+的起始濃度相等。根據(jù)（2）式，計算結(jié)果如表3所示：

4. Al（OH）3的s-pH圖

當Al3+的初始濃度分別為1.0mol·L-1、0.1mol·L-1和0.010mol·L-1時，以鋁各形態(tài)的濃度（以Al3+記）的對數(shù)（lgc）為縱坐標，以對應(yīng)的pH為橫坐標作圖可得 Al（OH）3的s-pH。如圖1所示。

由Al（OH）3的s-pH圖可知，Al（OH）3的溶解性隨溶液pH的增大而減小。當溶液的pH過大時，Al（OH）3的溶解性又隨溶液pH的增大而增大。左端直線上的任一點為Al（OH）3的沉淀溶解平衡狀態(tài)，而右端直線上的任一點則表示Al（OH）3+OH-■Al（OH）■■ 的平衡狀態(tài)。鋁離子的初始濃度不同的情況下，使Al（OH）3發(fā)生溶解的pH均相同（分別為4.3和8.8）。當鋁離子的初始濃度不同時，使Al（OH）3完全溶解所需要的pH也不同；鋁離子濃度越大，使Al（OH）3完全溶解為Al3+所需的pH越小，完全溶解為[Al（OH）■■]所需的pH越大。在c（Al3+）=0.1mol·L-1的溶液中，Al（OH）3開始沉淀的pH為3.4；當pH為4.3時，Al（OH）3沉淀完全；當pH為8.8時，Al（OH）3又開始溶解；當pH=12.8時，Al（OH）3完全溶解為Al（OH）■■。所以當pH小于3.4時，溶液中存在的是 Al3+；pH=4.3～8.8為Al（OH）3存在范圍；pH>12.8時，溶液中鋁以Al（OH）■■形式存在。

三、 Al（OH）3能否溶于弱酸、弱堿的理論分析

c（Al3+）=0.1mol·L-1 時，常溫、常壓下飽和二氧化碳溶液的濃度為0.033mol·L-1，H2CO3的Ka1=4.5×10-7，

c（H+）=■=1.22×10-4mol·L-1 pH=3.9<4.3，所以可以使 Al（OH）3溶解，但由于pH大于3.4所以只能是部分溶解。而在1mol·L-1的醋酸中（Ka=1.8×10-5）中c（H+）=■=4.2×10-3mol·L-1 pH=2.4<3.4，所以1mol·L-1醋酸是可以將 Al（OH）3溶解的。

市售氨水（Kb=1.8×10-5）的濃度為15mol·L-1，其中c（OH-）=■=1.6×10-2mol·L-1 pOH=1.8 pH=12.2>8.8，所以濃氨水是可以將Al （OH）3溶解的，但又由于濃氨水的pH<12.8，所以并不能使其溶解完全。由（2）式可以求出每升溶液中溶解的Al（OH）3的質(zhì)量：[Al（OH）-4]=[OH-]×K2=1.6×10-2×1.69=0.027mol·L-1 ，即每升溶液中可以溶解0.027mol的Al （OH）3，質(zhì)量為0.027mol×78g·L-1=2.1g 。溶解度約為0.21g屬于微溶的范圍。

實驗室中用氨水和鋁鹽反應(yīng)制備Al （OH）3時，所選用的鋁鹽的濃度一般較大，氨水的選用也不會用15mol·L-1的濃氨水，如蘇教版《化學(xué)1》（2009年6月第5版）中是在2mol·L-1AlCl3中，逐滴滴加6mol·L-1的氨水。同時，又由于并沒有將生成的Al（OH）3分離出來，再繼續(xù)滴加氨水時，由于同離子（NH+4）效應(yīng)，抑制了氨水的電離，會使c（OH-）降低，就會使溶解的Al（OH）3的量更少。所以用氨水和鋁鹽反應(yīng)仍然是非常成功的制備Al（OH）3方法。

在工業(yè)上通常將在過量的CO2通入偏鋁酸鈉溶液的目的之一就是使溶液中的溶質(zhì)主要為堿性較弱的NaHCO3而不是堿性較強的Na2CO3，以減少Al（OH）3的溶解損失。

由以上分析可知，Al（OH）3能否溶解取決于溶液的pH，而不應(yīng)從酸堿的強弱去判斷，如果弱酸或強堿能夠達到Al（OH）3溶解的pH，也可使其溶解。如果強酸和強堿的濃度很小，也會達不到溶解Al（OH）3所需的pH。在中學(xué)階段我們教師要多從定量的角度去理解知識，而少下絕對化的、簡單的、定性化的結(jié)論。

參考文獻

[1] 戴建良，王海富.一道有關(guān)氫氧化鋁的習(xí)題的深度剖析[J]. 化學(xué)教學(xué)，2012，（2）

[2] 張向宇. 實用化學(xué)手冊[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2011：629

[3] 唐宗薰. 無機化學(xué)熱力學(xué)[M]：科學(xué)出版社，2010：107～108

[4] 林凱. 漫談氫氧化鋁的兩性[J]. 化學(xué)教學(xué)，2005，（10）：61endprint