在化学实验中,氯化铝(AlCl₃)与氢氧化钠(NaOH)之间的反应是一个典型的酸碱中和反应,同时也是涉及沉淀生成与溶解的复杂过程。由于氢氧化钠是过量的,因此整个反应过程中会出现明显的现象变化,最终形成稳定的可溶性产物。
当氯化铝溶液与氢氧化钠溶液混合时,首先会生成白色胶状沉淀——氢氧化铝(Al(OH)₃)。这是因为氢氧化钠中的氢氧根离子(OH⁻)与氯化铝中的铝离子(Al³⁺)发生反应,生成不溶于水的氢氧化铝沉淀。该阶段的化学反应式如下:
AlCl₃ + 3NaOH → Al(OH)₃↓ + 3NaCl
进一步加入过量的氢氧化钠后,原本生成的氢氧化铝沉淀会逐渐溶解,形成一种无色透明的溶液。这是因为氢氧化铝具有两性性质,在强碱性条件下可以继续与氢氧根离子反应,生成偏铝酸钠(NaAlO₂)和水。这一过程的化学反应式为:
Al(OH)₃ + NaOH → NaAlO₂ + 2H₂O
将上述两个反应合并,并考虑整体的离子行为,可以写出总反应的离子方程式:
Al³⁺ + 4OH⁻ → AlO₂⁻ + 2H₂O
需要注意的是,在反应初期,Al³⁺与OH⁻结合生成Al(OH)₃沉淀,而随着OH⁻的不断加入,Al(OH)₃进一步与OH⁻反应,最终转化为AlO₂⁻离子。因此,整个反应过程中,Al³⁺的最终存在形式是由Al(OH)₃向AlO₂⁻的转变。
总结来说,氯化铝与过量氢氧化钠的反应不仅涉及沉淀的生成,还包含沉淀的溶解过程,其本质是铝离子在不同pH条件下的转化行为。通过理解这一反应机理,有助于更深入地掌握金属离子在碱性环境中的化学特性。