铝作为地壳中含量极为丰富的金属元素,其化合物的性质与转化备受关注。铝三角所涵盖的氢氧化铝的两性、铝离子的水解以及偏铝酸根的特性等内容,贯穿于基础化学教育、材料制备、环境治理等多个层面,深入探究铝三角对于完善化学知识架构意义重大。

一、铝三角的转化关系

1,铝离子(Al³⁺)向氢氧化铝(Al (OH)₃)的转化

向含有铝离子的溶液中滴加弱碱氨水,发生反应:Al³⁺ + 3NH₃・H₂O = Al (OH)₃↓ + 3NH₄⁺。由于氨水是弱碱,其碱性较弱,不会使生成的氢氧化铝继续溶解,能平稳地得到氢氧化铝沉淀。

当向铝离子溶液中滴加强碱如氢氧化钠溶液时,起初会生成氢氧化铝沉淀:Al³⁺ + 3OH⁻ = Al (OH)₃↓,但若继续滴加过量强碱,氢氧化铝沉淀会溶解,转化为偏铝酸根离子,这是后续要讨论的转化过程。

2,氢氧化铝(Al (OH)₃)向铝离子(Al³⁺)的转化

氢氧化铝作为两性氢氧化物,可溶于强酸。向氢氧化铝沉淀中加入盐酸等强酸时,发生反应:Al (OH)₃ + 3H⁺ = Al³⁺ + 3H₂O,沉淀溶解重新生成铝离子。

3,氢氧化铝(Al (OH)₃)向偏铝酸根离子(AlO₂⁻)的转化

向氢氧化铝沉淀中加入强碱溶液,如氢氧化钠:Al (OH)₃ + OH⁻ = AlO₂⁻ + 2H₂O,氢氧化铝的两性使其在强碱作用下表现出酸性,转化为偏铝酸根离子。

4,偏铝酸根离子(AlO₂⁻)向氢氧化铝(Al (OH)₃)的转化

向偏铝酸根离子溶液中通入二氧化碳气体,当二氧化碳少量时:2AlO₂⁻ + CO₂ + 3H₂O = 2Al (OH)₃↓ + CO₃²⁻;当二氧化碳过量时:AlO₂⁻ + CO₂ + 2H₂O = Al (OH)₃↓ + HCO₃⁻。利用碳酸的酸性比氢氧化铝强这一特性,促使偏铝酸根离子水解平衡正向移动生成氢氧化铝沉淀。

向偏铝酸根离子溶液中滴加少量强酸,如盐酸:AlO₂⁻ + H⁺ + H₂O = Al (OH)₃↓,此时酸量不足,只能使偏铝酸根离子部分水解形成氢氧化铝。

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