试剂和反应顺序选择的理论依据和实践应用
——由一则氢氧化铝制备问题引发的思考
2015-12-05王海富
王海富 陈 益
(南京市金陵中学 江苏 南京 210005)
试剂和反应顺序选择的理论依据和实践应用
——由一则氢氧化铝制备问题引发的思考
王海富 陈 益
(南京市金陵中学 江苏 南京 210005)
铝与酸、碱反应顺序不同,生成相同的氢氧化铝时,消耗原料不同的原因是水的参加、离子电荷高低及双水解反应等所致。
试剂和反应顺序;理论依据;实践应用
我们在高中化学教学中经常遇到下面这个问题:
用稀硫酸、氢氧化钠和铝为原料制取Al(OH)3,甲、乙、丙三个学生分别用不同的途径制备:

若要得到等量的Al(OH)3则 ( )
A.三者消耗原料相同 B.甲消耗的原料最少
C.乙消耗的原料最少 D.丙消耗的原料最少
传统分析:由于原料是Al、H2SO4、NaOH,所以,设生成1mol Al(OH)3,则:

故甲消耗原料最多,丙消耗原料最少,答案为D。
不少老师和学生都认可这种解释和答案,而且很多教辅资料中也年复一年的把这个问题作为典型问题进行分析。那么,为何甲和乙方案中只是铝和酸、碱反应顺序不同,原料消耗就不一样了呢?
1.题指的“消耗原料”仅局限于“酸碱消耗”
以1molAl为例来制备Al(OH)3进行分析:
按照甲方案,首先需要1.5molH2SO4作为氧化剂才能生成0.5molAl2(SO4)3,进而消耗3molNaOH,生成1molAl(OH)3。
按照乙方案,首先需要3molH2O作为氧化剂才能生成 1molNaAlO2,2Al+2NaOH+6H2O=2NaAlO2+3H2↑+4H2O净消耗1molNaOH和1.5molH2O。进而消耗0.5molH2SO4,生成1molAl(OH)3。也就是说甲消耗了酸和碱,而乙除了消耗酸碱外还消耗水。可见水也是乙方案中的原料之一。
传统分析中所谓“原料消耗”仅局限于铝、酸和碱的消耗,并没有考虑水。
2.“反应顺序”不同,“消耗酸碱”不同的原因
甲方案中将1molAl变成Al3+(铝元素为正三价),全靠H+去氧化,而乙方案中1molAl变成AlO2-(铝元素亦为正三价),全靠H2O去氧化,NaOH对Al与水的反应起促进作用。……
