Question

今用鋁、稀H₂SO₄和NaOH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方程式表示的兩種方法：?

①2Al+3H₂SO₄Al₂（SO₄）₃+3H₂↑?

Al₂（SO₄）₃+6NaOH2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄?

②2Al+2NaOH+2H₂O2NaAlO₂+3H₂↑?

2NaAlO₂+H₂SO₄+2H₂O2Al（OH）₃↓+Na₂SO₄?

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

（2）原料相同，請設計一種更為節約試劑的方法（以方程式表示，并說明其可以最節約試劑的根據）。?

Answer 1

（1）鋁既可跟稀H₂SO₄反應，也可跟NaOH溶液反應，Al溶解并放出H₂，溶解后如果再以NaOH溶液或H₂SO₄處理，實際上是調控pH，使之得到Al(OH)₃，達到制備的目的。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2 mol Al(OH)₃，前法需2 mol Al、3 mol H₂SO₄、6 mol NaOH；后法只需2 mol Al、1 mol H₂SO₄、2 mol NaOH。顯然，后法較前法節約了酸、堿試劑。?

（2）仔細觀察第一個方法，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H₂SO₄。因此，設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？聯合兩法可以設計出第三種方法。?

2Al+3H₂SO₄Al₂(SO₄)₃+3H₂↑?

2Al+2NaOH+2H₂O2NaAlO₂+3H₂↑?

Al₂(SO₄)₃+6NaAlO₂+12H₂O8Al(OH)₃↓+3Na₂SO₄?

相當于制備2 mol Al(OH）₃所用原料為2 mol Al,?3/4 mol H₂SO₄,1.5 mol NaOH，確實節約了試劑。