Question

18．现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们可能是AlCl₃溶液和NaOH溶液．现做如下实验：
①取440mL甲溶液与120mL乙溶液反应，产生1.56g沉淀．
②取120mL甲溶液与440mL乙溶液反应，产生1.56g沉淀．
③取120mL甲溶液与400mL乙溶液反应，产生3.12g沉淀．
通过必要的计算和推理判定：甲溶液为AlCl₃溶液，理由是：氢氧化钠与氯化铝反应，氢氧化钠少量反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠，氢氧化钠过量反应生成偏铝酸钠和水，由②③可知，一定量的甲与乙反应时，乙的量越多，生成的沉淀越少，则乙为NaOH溶液，即甲为AlCl₃溶液
甲溶液的物质的量浓度是多少？

Answer 1

分析 氢氧化钠与氯化铝反应，氢氧化钠少量反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠，氢氧化钠过量反应生成偏铝酸钠和水，由②③可知，一定量的甲与乙反应时，乙的量越多，生成的沉淀越少，则乙为NaOH溶液，即甲为AlCl₃溶液；根据①中发生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，碱不足来计算NaOH溶液的物质的量浓度；根据②中发生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl、Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，假设出最大沉淀量，并利用生成的沉淀的量来计算AlCl₃溶液的浓度；

解答 解：氢氧化钠与氯化铝反应，氢氧化钠少量反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠，氢氧化钠过量反应生成偏铝酸钠和水，由②③可知，一定量的甲与乙反应时，乙的量越多，生成的沉淀越少，则乙为NaOH溶液，即甲为AlCl₃溶液，
在①中发生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl，1.56g沉淀的物质的量为$\frac{1.56g}{78g/mol}$=0.02mol，碱不足，完全反应，
则NaOH的物质的量为0.02mol×3=0.06mol，故NaOH溶液的物质的量浓度为$\frac{0.06mol}{0.12L}$=0.5mol/L，
在②中发生AlCl₃+3NaOH═Al（OH）₃↓+3NaCl、Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，假设出沉淀最大量xmol，开始沉淀过程消耗氢氧根离子3xmol，
沉淀溶解过程氢氧化铝与氢氧化钠1：1反应，最后生成0.02mol氢氧化铝，所以消耗氢氧化钠（x-0.02）mol，
则一共消耗氢氧化钠为3x+（x-0.02）=0.44L×0.5mol/L=0.22mol，解得x=0.06mol，即最多有氢氧化铝0.06mol，所以原溶液含铝离子0.06mol，
氯化铝浓度为$\frac{0.06mol}{0.12L}$=0.5mol/L，
故答案为：AlCl₃；氢氧化钠与氯化铝反应，氢氧化钠少量反应生成氢氧化铝沉淀和氯化钠，氢氧化钠过量反应生成偏铝酸钠和水，由②③可知，一定量的甲与乙反应时，乙的量越多，生成的沉淀越少，则乙为NaOH溶液，即甲为AlCl₃溶液；
甲溶液的物质的量浓度为0.5mol/L；

点评 本题考查氯化铝与碱的反应，明确氢氧化铝的两性及了利用信息判断过量碱能溶解氢氧化铝、实验中发生的化学反应是解答的关键，难度较大．