Question

今用铝、稀H₂SO₄和NaOH溶液为原料，在实验室制备一定量的氢氧化铝。可分别采用如下化学方程式表示的两种方法：?

①2Al+3H₂SO₄Al₂（SO₄）₃+3H₂↑?

Al₂（SO₄）₃+6NaOH2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄?

②2Al+2NaOH+2H₂O2NaAlO₂+3H₂↑?

2NaAlO₂+H₂SO₄+2H₂O2Al（OH）₃↓+Na₂SO₄?

（1）上述哪一种方法比较节约试剂？〔提示：试从每生产2 mol Al（OH）₃所耗费的试剂用量予以说明〕

（2）原料相同，请设计一种更为节约试剂的方法（以方程式表示，并说明其可以最节约试剂的根据）。?

Answer 1

（1）铝既可跟稀H₂SO₄反应，也可跟NaOH溶液反应，Al溶解并放出H₂，溶解后如果再以NaOH溶液或H₂SO₄处理，实际上是调控pH，使之得到Al(OH)₃，达到制备的目的。先用酸，后用碱，还是先用碱，后用酸，都是可行的，但是耗用的酸、碱用量却不同，同样是制备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。显然，后法较前法节约了酸、碱试剂。?

（2）仔细观察第一个方法，它第一步生成的是Al₂(SO₄)₃，略有酸性，所以要用较多的NaOH。第二种方法，其第一步生成的是NaAlO₂，略有碱性，所以要用较多的H₂SO₄。因此，设想是否能用略有酸性的Al₂(SO₄)₃和略有碱性的NaAlO₂自己中和呢？联合两法可以设计出第三种方法。?

2Al+3H₂SO₄Al₂(SO₄)₃+3H₂↑?

2Al+2NaOH+2H₂O2NaAlO₂+3H₂↑?

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

相当于制备2 mol Al(OH）₃所用原料为2 mol Al,?3/4 mol H₂SO₄,1.5 mol NaOH，确实节约了试剂。