Question

20．實驗室用鋁屑、稀硫酸、稀氫氧化鈉溶液為原料，制備氫氧化鋁．請設計一種最佳方案：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓．

Answer 1

分析 依據(jù)設計的實驗方案，結合反應定量關系分析；
方案①：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，即生成1molAl（OH）₃時，消耗3molH⁺、3molOH^-，
方案②：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓，即生成1molAl（OH）₃時，消耗1molH⁺、1molOH^-，
方案③：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
即生成1molAl（OH）₃時，消耗$\frac{3}{4}$molH⁺、$\frac{3}{4}$molOH^-．

解答 解：制備氫氧化鋁可以有三種方案：①Al與硫酸反應生成硫酸鋁，硫酸鋁與氫氧化鈉反應生成氫氧化鋁；
方案②：A鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉與硫酸反應生成氫氧化鋁；
方案③：硫酸鋁和偏鋁酸鈉反應生成氫氧化鋁；
方案①中：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，即生成1molAl（OH）₃時，消耗3molH⁺、3molOH^-，
方案②中：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓，即生成1molAl（OH）₃時，消耗1molH⁺、1molOH^-，
方案③中：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
即生成1molAl（OH）₃時，消耗$\frac{3}{4}$molH⁺、$\frac{3}{4}$molOH^-，故綜合以上分析，方案③最好，故答案為：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，．

點評 本題考查氫氧化鋁的制備，為高頻考點，把握Al與酸和堿反應原理是解決本題的關鍵，側重分析、實驗能力及化學用語的考查，題目難度中等．