Question

20．实验室用铝屑、稀硫酸、稀氢氧化钠溶液为原料，制备氢氧化铝．请设计一种最佳方案：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓．

Answer 1

分析 依据设计的实验方案，结合反应定量关系分析；
方案①：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，即生成1molAl（OH）₃时，消耗3molH⁺、3molOH^-，
方案②：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓，即生成1molAl（OH）₃时，消耗1molH⁺、1molOH^-，
方案③：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
即生成1molAl（OH）₃时，消耗$\frac{3}{4}$molH⁺、$\frac{3}{4}$molOH^-．

解答 解：制备氢氧化铝可以有三种方案：①Al与硫酸反应生成硫酸铝，硫酸铝与氢氧化钠反应生成氢氧化铝；
方案②：A铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠与硫酸反应生成氢氧化铝；
方案③：硫酸铝和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝；
方案①中：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，即生成1molAl（OH）₃时，消耗3molH⁺、3molOH^-，
方案②中：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓，即生成1molAl（OH）₃时，消耗1molH⁺、1molOH^-，
方案③中：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，
即生成1molAl（OH）₃时，消耗$\frac{3}{4}$molH⁺、$\frac{3}{4}$molOH^-，故综合以上分析，方案③最好，故答案为：2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑、2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑、Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH）₃↓，．

点评 本题考查氢氧化铝的制备，为高频考点，把握Al与酸和碱反应原理是解决本题的关键，侧重分析、实验能力及化学用语的考查，题目难度中等．