Question

请设计以铝屑为原料制备Al(OH)₃的实验方案。

   

Answer 1

(一)选择方案

    方案Ⅰ：用硫酸与铝屑反应，生成Al₂(SO₄)₃后,再用氢氧化钠（或氨水）使Al(OH)₃沉淀析出。化学方程式：

    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：将铝屑跟浓NaOH溶液反应，生成NaAlO₂，再用稀硫酸与NaAlO₂反应生成Al(OH)₃沉淀析出。化学方程式：

    2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑

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

    方案Ⅲ：用铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应，然后将得到的铝盐溶液混合，即可得到Al(OH)₃沉淀析出。化学方程式：

    2Al₂+3H₂SO₄====Al₂(SO₄)₃+3H₂↑

    2Al+2NaOH+2H₂O====2NaAlO₂+3H₂↑

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

    (二)实验方案的评价

    对上述三个方案来说，从反应物种类来看，三种方案都使用了三种药品。从耗酸、碱的量来看，方案Ⅰ用量最多，方案Ⅲ用量最少；从操作要求来考虑，方案Ⅲ也最简单。因此应选方案Ⅲ。

    (三)实验方案的设计

    实验名称：以铝屑为原料制备Al(OH)₃ 。

    实验目的：

    1.分析并评价制备Al(OH)₃的最佳方案，培养对实验的分析能力；

    2.认识铝的化学性质和 Al(OH)₃的两性。

    实验用品：烧杯、量筒、玻璃棒、天平、铁架台、漏斗、滤纸、酒精灯、火柴、

铝屑、稀硫酸、稀NaOH溶液、蒸馏水、浓NaOH溶液

    实验步骤 ：

    1.在烧杯1中倒入50 mL稀NaOH溶液，加入足量铝屑，给溶液稍加热，待1—2 min后，将铝屑用蒸馏水洗净，干燥后称量铝屑的质量（m₁），将铝屑分成四等份，备用；

    2.在烧杯2中放入1份铝屑，再加入适量稀硫酸，使铝屑全部溶解得溶液①；

    3.在烧杯3中放入3份铝屑，再加入适量浓NaOH溶液，使铝屑全部溶解得溶液②；

    4.将溶液①和溶液②混合，将沉淀过滤；

    5.把沉淀转移到烧杯里，用蒸馏水洗涤3次，再过滤，再洗涤，至溶液的pH为7—8；

    6.过滤、干燥，得到的固体为Al(OH)₃；

    7.称量Al(OH)₃的质量（m₂），计算产率。

    实验现象记录及实验结果处理

    实验现象：

    实验结果处理：铝屑的质量为m₁，Al(OH)₃的理论产量为78 m₁/27，Al(OH)₃的实际产量为m₂。本实验Al(OH)₃的产率为：

    ×100%=