硫酸铝和氢氧化钠怎么反应（化学反应不足或过量分析方法）

甲烷不充分燃烧

2CH4+3O2=2CO+4H2O

如果这个时候继续充入O2，

2CO + O2=2CO2

氢氧化钠不足时

Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4

这时候继续滴入氢氧化钠，生成的Al(OH)3会继续反应，生成偏铝酸钠。

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

对于某些反应物的不足或过量此类问题，这期我们将解决几个精彩的问题

1. 如何把两个化学方程式写成一个统一的化学方程式？
2. 反应物的物质的量的比在何种取值范围下，代表谁过量？谁不足？或恰好完全反应？对应的化学反应方程式是怎么样的？
3. 已知反应物的比值或量，求具体生成物及其数量。
4. 已知生成物的比值或量，反推反应物的量。

1. 叁个数学性质

1、函数y=1/x （x＞0）在x＞0上是减函数，且y＞0恒成立。 若有实数a、b，a＞0，b＞0。

当a＞b时，0＜1/a＜1/b；当a≥b时，0＜1/a≤1/b；

当a＜b时，1/a＞1/b＞0；当a≤b时，1/a≥1/b＞0。

2.若有反应式A+B+…→C+D+…其中n（A）＞0且n（B）＞0。

【那么n（A）/n（B）＞0且n（B）/n（A）＞0】。

若A的物质的量越多或B物质的量越少，那么n（A）/n（B）越大，n（B）/n（A）越小；

若A的物质的量越少或B物质的量越多，那么n（A）/n（B）越小，n（B）/n（A）越大。

3.若有等式或方程式a+b+c+…=d+e+…。移项后新等式成立，比如a+b+…=d+e-c+…。

把方程两边都加上（或减去）同一个数或同一个整式，就相当于把方程中的某些项改变符号后，从方程的一边移到另一边，这样的变形叫做移项。

本篇文章化学式上下标无法体现，敬请谅解。

1. 甲烷不充分燃烧分析配

2CH4+3O2=2CO+4H2O 【1】

继续充入氧气，2CO + O2=2CO2

假设在生成的2个（或2mol）CO中，有x个（或xmol）CO再次反应生成CO2，容易知道0≤x≤2。

xCO + x/2 O2=x CO2 【2】

反应物多了x/2个O2，生成物多了x个 CO2，x个CO反应后剩下（2-x）CO，那么反应式就是

2CH4+3O2+ x/2 O2=（2-x）CO+x CO2+4H2O

化简得

2CH4+（3+ x/2） O2=（2-x）CO+x CO2+4H2O【3】

由于0≤x≤2则3≤（3+ x/2）≤4。

令氧气物质的量/甲烷物质的量=n（O2）/n（CH4）=k＞0，则n（CH4）/n（O2）=1/k＞0。

K=（3+ x/2）/2，则3/2≤k≤2，1/2≤1/k≤2/3。

当x=0时k=3/2，对应反应式2CH4+3O2=2CO+4H2O【4】代表氧气不足，完全参加反应生成CO，没有CO再次反应生成CO2。显然，1/k继续增大（即k继续减小）反应式仍然是【4】。

即k≤3/2或1/k≥2/3时代表氧气不足，甲烷过量的反应式，此时定量计算采用氧气的量计算，因为氧气完全反应而甲烷完全反应或甚至有剩余。

当x=2时k=2，对应反应式2CH4+4O2=2 CO2+4H2O即CH4+2O2= CO2+2H2O【5】代表氧气充足，所有甲烷参加反应，生成的CO全部生成CO2，已不存在CO。

显然，k继续增大（即1/k继续减小）反应式仍然是【5】。即k≥2或1/k≤1/2时代表氧气充足，甲烷不足的反应式。此时定量计算采用甲烷的量计算，因为甲烷完全反应，而氧气完全反应或甚至有剩余。

当然【3】包含【3】【4】【5】三种情况，【4】【5】是【3】的特例（x=0或x=2的特例）。

当3/2＜k＜2即1/2＜1/k＜2/3时代表甲烷和氧气均完全反应无剩余，反应式是【3】。

由以上知，能写出0≤x≤2：

2CH4+（3+ x/2） O2=（2-x）CO+x CO2+4H2O【3】是分析、解决问题的核心。平而通过不足量反应【1】和中间反应【2】可以拼凑出最终等效反应【3】。

可根据实际需要，对化学方程式的系数进行调整，比如化简成

0≤x≤2：

CH4+（3/2+ x/4） O2=（1-x/2）CO+x/2 CO2+2H2O【6】

若令y=3/2+ x/4，则3/2≤y≤2。

CH4+y O2=（4-2y）CO+（2y-3） CO2+2H2O【7】

其中2≤4-2y≤5/2，0≤2y-3≤1。

三、硫酸铝与不足量氢氧化钠发生反应

氢氧化钠不足时

Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4 【1】

继续滴入氢氧化钠

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O 【2】

则X Al(OH)3+x NaOH=x NaAlO2+2x H2O

代入反应式左右

Al2(SO4)3+6NaOH+x NaOH=（2-x）Al(OH)3↓+3Na2SO4+x NaAlO2+2x H2O

化简后

0≤x≤2：

Al2(SO4)3+（6+x）NaOH=（2-x）Al(OH)3↓+3Na2SO4+x NaAlO2+2x H2O【3】

因为0≤x≤2，所以6≤（6+x）/1≤8。

令n（NaOH）/n（Al2(SO4)3）=k＞0，则n（Al2(SO4)3）/n（NaOH）=1/k＞0。

6≤k≤8即1/8≤1/k≤1/6时使用【3】分析。

当NaOH不足（Al2(SO4)3过量）时，k≤6，即1/k≥1/6，使用【1】分析。

当NaOH充足（Al2(SO4)3不足）时，表示k≥8，即1/k≤1/8，使用【2】分析。

在此类问题中一律使用不足量的反应物的量进行定量计算。

王再来试试使用离子方程式分析：

Al2(SO4)3+6NaOH=2Al(OH)3↓+3Na2SO4

Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

写成离子方程式

Al3++3OH- =Al(OH)3↓ 【1】

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

x Al(OH)3+ xOH-= xAlO2-+2x H2O 0≤x≤1【3】

【1】+【3】即反应物相加，生成物相加。

Al3++3OH-+ xAl(OH)3+xOH- =

Al(OH)3↓+xAlO2-+2x H2O

反应物和生成物均有Al(OH)3，所以必须将它移至生成物。移动过程遵循数学等式中的移项法则。

把+ xAl(OH)3移至右边变成- xAl(OH)3

Al3++3OH-+ xOH-=Al(OH)3↓-xAl(OH)3↓+xAlO2-+2x H2O

再化简

Al3++（3+ x）OH-=（1-x）Al(OH)3↓+xAlO2-+2x H2O

其中0≤x≤1，3≤（3+ x）/1≤4。

令n（OH-）/n（Al3+）=k＞0，则n（Al3+）/n（OH-）=1/k＞0。则3≤k≤4，1/4≤1/k≤1/3

即k≤3或1/k≥1/3表示OH-不足（Al3+充足）。

k≥4或1/k≤1/4表示OH-充足（Al3+不足）。