Question

請設計以鋁屑為原料制備Al(OH)₃的實驗方案。

   

Answer 1

(一)選擇方案

    方案Ⅰ：用硫酸與鋁屑反應，生成Al₂(SO₄)₃后,再用氫氧化鈉（或氨水）使Al(OH)₃沉淀析出。化學方程式：

    2Al₂+3H₂SO₄====Al₂(SO₄)₃+3H₂↑

    Al₂(SO₄)₃+6NaOH====2Al(OH)₃↓+3Na₂SO₄

    或Al₂(SO₄)₃+6NH₃·H₂O====2Al(OH)₃↓+3（NH₄）₂SO₄

    方案Ⅱ：將鋁屑跟濃NaOH溶液反應，生成NaAlO₂，再用稀硫酸與NaAlO₂反應生成Al(OH)₃沉淀析出。化學方程式：

    2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑

    2NaAlO₂+ H₂SO₄+2H₂O====2Al(OH)₃↓+Na₂SO₄

    方案Ⅲ：用鋁屑分別與稀硫酸和濃NaOH溶液反應，然后將得到的鋁鹽溶液混合，即可得到Al(OH)₃沉淀析出。化學方程式：

    2Al₂+3H₂SO₄====Al₂(SO₄)₃+3H₂↑

    2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑

    Al₂(SO₄)₃+6NaAlO₂+12H₂O====8Al(OH)₃↓+3Na₂SO₄

    (二)實驗方案的評價

    對上述三個方案來說，從反應物種類來看，三種方案都使用了三種藥品。從耗酸、堿的量來看，方案Ⅰ用量最多，方案Ⅲ用量最少；從操作要求來考慮，方案Ⅲ也最簡單。因此應選方案Ⅲ。

    (三)實驗方案的設計

    實驗名稱：以鋁屑為原料制備Al(OH)₃ 。

    實驗目的：

    1.分析并評價制備Al(OH)₃的最佳方案，培養對實驗的分析能力；

    2.認識鋁的化學性質和 Al(OH)₃的兩性。

    實驗用品：燒杯、量筒、玻璃棒、天平、鐵架臺、漏斗、濾紙、酒精燈、火柴、

鋁屑、稀硫酸、稀NaOH溶液、蒸餾水、濃NaOH溶液

    實驗步驟 ：

    1.在燒杯1中倒入50 mL稀NaOH溶液，加入足量鋁屑，給溶液稍加熱，待1—2 min后，將鋁屑用蒸餾水洗凈，干燥后稱量鋁屑的質量（m₁），將鋁屑分成四等份，備用；

    2.在燒杯2中放入1份鋁屑，再加入適量稀硫酸，使鋁屑全部溶解得溶液①；

    3.在燒杯3中放入3份鋁屑，再加入適量濃NaOH溶液，使鋁屑全部溶解得溶液②；

    4.將溶液①和溶液②混合，將沉淀過濾；

    5.把沉淀轉移到燒杯里，用蒸餾水洗滌3次，再過濾，再洗滌，至溶液的pH為7—8；

    6.過濾、干燥，得到的固體為Al(OH)₃；

    7.稱量Al(OH)₃的質量（m₂），計算產率。

    實驗現象記錄及實驗結果處理

    實驗現象：

    實驗結果處理：鋁屑的質量為m₁，Al(OH)₃的理論產量為78 m₁/27，Al(OH)₃的實際產量為m₂。本實驗Al(OH)₃的產率為：

    ×100%=