铝离子是否能发生水解?
是的,铝离子(Al³⁺)在水溶液中能够发生显著的水解反应。铝离子是典型的弱碱阳离子,其电荷高、半径小,具有极强的极化能力。当铝盐(如氯化铝、硫酸铝)溶于水时,铝离子会强烈地吸引水分子中带负电的氧原子,使与之结合的水分子(配位水)的O-H键被极大地削弱,从而导致氢离子(H⁺)更容易解离出来,使溶液呈现酸性。这个过程就是铝离子的水解。
铝离子的水解方程式
铝离子的水解是分步进行的,但以第一步水解为主。其水解过程可以表示为:
第一步水解:Al³⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)²⁺ + H⁺
第二步水解:Al(OH)²⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)₂⁺ + H⁺
第三步水解:Al(OH)₂⁺ + H₂O ⇌ Al(OH)₃↓ + H⁺
由于铝离子水解程度很大,且生成的氢氧化铝(Al(OH)₃)是难溶于水的两性氢氧化物,因此在书写时,常将总的水解离子方程式简写为:Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺。这个方程式清晰地表明了铝离子水解的最终产物和溶液呈酸性的原因。
水解的影响与应用
铝离子的水解在生产和生活中有着广泛的应用。例如,在净水工艺中,明矾(KAl(SO₄)₂·12H₂O)溶于水后产生的铝离子发生水解,生成具有强大吸附能力的氢氧化铝胶体,可以吸附水中的悬浮杂质并沉降,从而达到净水的目的。此外,铝盐溶液的酸性也源于此水解反应。需要注意的是,铝离子的水解是可逆的,当向溶液中加酸(H⁺)时,平衡向左移动,抑制水解;反之,加碱(OH⁻)或加热则会促进水解,可能完全生成氢氧化铝沉淀甚至进一步反应生成偏铝酸盐。
