Question

用一定量的铝来制取氢氧化铝，今有三种方案：
(1)将铝用适量盐酸完全溶解，再加入适量的氢氧化钠得到氢氧化铝沉淀；
(2)将铝用适量的氢氧化钠溶液完全溶解，再加入适量盐酸得到氢氧化铝沉淀；
(3)将一部分铝用盐酸溶解，一部分锅用氢氧化钠溶液溶解，将得到的两种溶液混合恰好完全反应得到氢氧化铝沉淀。
讨论三种方法所用的盐酸和氢氧化钠的量的多少，哪种方法最节约原料？
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Answer 1

以用4 mol Al来制取氢氧化铝为例进行讨论：
方法(1)的反应为：2Al+ 6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，AlCl₃+ 3NaOH=Al(OH)₃↓+3NaCl。可知4 mol Al需要12 mol HCl来溶解，需要6 mol NaOH才能完全沉淀出来。
方法(2)的反应为：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑， NaAlO₂+HCl+H₂O=Al(OH)₃↓+NaCl。可知4 mol Al需要4 mol NaOH来溶解，需要4 mol HCl才能完全沉淀出来。
方法(3)中的反应为：2Al+6HCl=2AlCl₃+3H₂↑，2Al+ 2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，AlCl₃+3NaAlO₂+6H₂O =4Al(OH)₃↓+3NaCl。可知4 mol Al要分为1 mol Al用3mol HCl来溶解，3 mol Al用3 mol NaOH来溶解，然后将得到的1 mol AlCl₃和3 mol NaAlO₂的溶液混合，恰好完全反应生4 mol Al(OH)₃。
比较以上方案可知，第三种方法需要的酸和碱的质量最少