金屬鋁或氧化鋁或氫氧化鋁與酸反應(yīng)得到鋁鹽,與堿反應(yīng)生成鋁酸鹽。
鋁鹽都含有Al3+離子。Al3+離子在水溶液中,實(shí)際上以八面體的水合配離子[Al(H2O)6]3+而存在。它在水中解離,而使溶液顯酸性,這也就是鋁鹽的水解作用。如
[Al(H2O)6]3++H2O ?[Al(H2O)5OH]2++H3O+
[Al(H2O)5OH]2+還將還級(jí)解離。因?yàn)锳l(OH)3是難溶的弱堿,一些弱酸(如H2CO3、H2S、HCN等)的鋁鹽在水中幾乎完全或大部分水解。所以弱酸的鋁鹽如Al2S3及Al2(CO3)2等不能用濕法制得。
常見(jiàn)的鋁鹽有鹵化物和硫酸鹽,見(jiàn)其它文章。
固態(tài)的鋁酸鹽有NaAlO2和KAlO2等,它們常以水合物形式存在。用干法也可以制得NaAlO2。
Al2O3+2NaOH=(熔融)2NaAlO2+H2O
在水溶液中尚未找到AlO2-這樣的離子。由于離子在水中與水分子之間有作用,要確定水溶液中的離子結(jié)構(gòu)是比較困難的。AlO2-離子在水中是以Al(OH)4-(或Al(OH)4(H2O)2-)及Al(OH)63-等配離子形式存在的。拉曼光譜已證實(shí)有Al(OH)4-離子存在。因此,象Al與NaOH溶液的反應(yīng)應(yīng)表示為:
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑
鋁酸鹽水解使溶液顯堿性,水解反應(yīng)式如下:
[Al(OH)4]- ?Al(OH)3+OH-
在這溶液中通入CO2,將促進(jìn)水解的進(jìn)行而得到真正的氫氧化鋁沉淀。工業(yè)上利用這反應(yīng)從鋁土礦制取純Al(OH)3和Al2O3。方法是:先將鋁土礦與燒堿共熱,使礦石中的Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘?/span>偏鋁酸鈉而溶于水,然后通入CO2,即得到Al(OH3)沉淀,濾出沉淀,經(jīng)過(guò)煅燒即成Al2O3。
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3
2Al(OH)3=(煅燒)Al2O3+3H2O
這樣制得的Al2O3,可用于冶煉金屬鋁。
將上法得到的Al(OH)3和Na2CO3一同溶于氫氟酸,則得到電解法制鋁所需要的溶劑冰晶石Na3AlF6。
2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3=2Na3AlF6+3CO2+9H2O