Question

以Al制备Al(OH)₃的实验，课本中提出了三种设计方案，并列表对比如下：

途径	生成1 mol Al(OH)3消耗H+或OH-的物质的量/mol
	消耗H+	消耗OH-
1.Al→Al3+→Al(OH)3	3	3
2.Al→→Al(OH)3	1	1

(1)制备相同物质的量的Al(OH)₃消耗酸和碱最少的方案是______________(填序号)；按此方案，每制备1 mol Al(OH)₃，理论上至少消耗H₂SO₄____________mol，NaOH_______________mol。

(2)有同学按课本方案3进行试验，将铝粉(未被氧化)以1∶3质量比分别溶于酸、碱溶液中，结果发现不但耗酸量和耗碱量都大于理论用量，且生成的Al(OH)₃也大大减少，你认为产生此结果的原因可能是________________________________________________。

(3)该同学根据方案3中Al全部转入Al(OH)₃，溶液中只有Na₂SO₄这一事实，设计了不用天平，只用量筒就可使Al完全转化为Al(OH)₃，且酸碱的利用率达到最大的方案，请你分析该同学所取NaOH溶液和H₂SO₄溶液中溶质的物质的量之比为________________；所加Al粉的量为________________(填“少量”或“过量”)；请你写出后续实验步骤________________。

 

Answer 1

(1)3   3/8    3/4

(2)因为Al只有在过量的酸或碱中才能完全溶解，所以实际耗酸、碱的量大于理论用量；过量的酸和碱中和后，多余的酸或碱能继续溶解Al(OH)₃，所以Al(OH)₃的量会减少。

(3)2∶1 过量 待Al粉与酸、碱溶液充分反应后过滤，并洗涤剩余的Al粉，将洗涤液及两份滤液混合，产生Al(OH)₃沉淀。再过滤、洗涤、干燥得Al(OH)₃。

解析：(2)要使铝粉全部溶解，酸、碱必须都过量，所以耗酸量和耗碱量都大于理论用量；过量的酸和碱中和后，剩余的酸或碱能继续溶解Al(OH)₃，使生成的Al(OH)₃的量减少。(3)根据Na、S守恒可知：NaOH和H₂SO₄的物质的量之比为2∶1；所加Al粉应过量，才会使NaOH和H₂SO₄都反应。