Question

今用鋁、稀硫酸和氫氧化鈉溶液為原料，在實驗室制備一定量的氫氧化鋁。可分別采用如下化學(xué)方程式所表示的兩種方法：

①2Al+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂↑

Al₂(SO₄)₃+6NaOH=2Al(OH)₃↓+3Na₂SO₄

②2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

2NaAlO₂+H₂SO₄+2H₂O=2Al(OH)₃↓+Na₂SO₄

（1）上述哪一種方法比較節(jié)約試劑?（提示：試從每生產(chǎn)2mol Al(OH)₃所耗費(fèi)的試劑用量予以說明。）

（2）原料相同，請設(shè)計一種更為節(jié)約試劑的方法（以方程式表示，并說明其可以節(jié)約試劑的根據(jù)）。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）Al既可跟稀H2SO4，也可跟NaOH溶液反應(yīng)，Al溶解并放出H2。溶解后如果再以NaOH溶液或H2SO4處理，實際上是調(diào)節(jié)pH，使之得到Al(OH)3，達(dá)到制備的目的。先用酸，后用堿，還是先用堿，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、堿用量卻不同。同樣是制備2mol Al(OH)3，前法需2mol Al、3mol H2SO4、6mol NaOH；后法只需2mol Al、1mol H2SO4、2mol NaOH。顯然，后法較前法節(jié)約了酸、堿試劑。 （2）仔細(xì)觀察第一種方法，它第一步生成的是Al2(SO4)3，略有酸性，所以要用較多的NaOH。第二種方法，其第一步生成的是NaAlO2，略有堿性，所以要用較多的酸H2SO4。因此，設(shè)想是否能用略有酸性的Al2(SO4)3和略有堿性的NaAlO2自己中和呢？聯(lián)合兩法可以設(shè)計出第三種方法。 2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑ 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3↓+3Na2SO4 相當(dāng)于制備2mol Al(OH)所用原料為2mol Al、 mol、1.5 mol NaOH，確實節(jié)約了試劑。