Question

5．甲、乙、丙三位同學(xué)按下列方法制取氫氧化鋁，請你參與并回答有關(guān)問題．
甲：用可溶性鋁鹽與稀氨水反應(yīng)制取氫氧化鋁．寫出該反應(yīng)的離子方程式：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺．
乙：根據(jù)圖電解裝置制取氫氧化鋁．請回答：
（1）電源中A極是正極，鋁極的電極反應(yīng)式為Al-3e^-=Al³⁺，；
（2）從原理分析，電解質(zhì)NaCl的作用是增強(qiáng)導(dǎo)電能力．
丙：利用鋁屑、稀H₂SO₄、NaOH溶液為主要原料制取Al（OH）₃固體．
（1）先設(shè)計(jì)了如下三種方案：
ⅠAl³⁺→Al（OH）₃
ⅡAl→AlO₂^-→Al（OH）₃
Ⅲ
從節(jié)省原料的角度分析，你認(rèn)為最合理的方案是Ⅲ．（填Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ）
（2）設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟：
①配制500mL 0.5mol•L^-1NaOH溶液所用到的儀器有：托盤天平（含砝碼）、燒杯、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管；
②在燒杯A中加入50mL 0.5mol•L^-1NaOH溶液，再加入足量鋁屑給溶液稍加熱．其作用是除去鋁粉表面的Al₂O₃，用蒸餾水把鋁屑沖洗，干燥后稱其質(zhì)量為m₁g（全部用于制氫氧化鋁）；
③在盛有適量稀H₂SO₄的燒杯B中放入$\frac{{m}_{1}}{4}$g（含m₁的式子表示）鋁屑，充分?jǐn)嚢枋逛X屑反應(yīng)完全；
④在盛有適量濃NaOH溶液的燒杯C中入一定質(zhì)量的鋁屑，充分?jǐn)嚢枋逛X屑反應(yīng)完全．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
⑤將燒杯B和燒杯C中的溶液混合，得到氫氧化鋁白色沉淀；
⑥將沉淀過濾、洗滌、干燥得Al（OH）₃固體m₂g．
試計(jì)算此實(shí)驗(yàn)中Al（OH）₃的產(chǎn)率是$\frac{9{m}_{2}}{26{m}_{1}}$×100%．

Answer 1

分析 甲：可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)可以獲得氫氧化鋁沉淀，離子方程式為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
乙：（1）鋁單質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁中+3價的鋁是發(fā)生氧化反應(yīng)，鋁單質(zhì)是陽極，所以A是正極；鋁電極的電極反應(yīng)式為：Al-3e^-=Al³⁺；
（2）氯化鈉組成中各離子未參與電極反應(yīng)，所以其作用是增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性；
丙：（1）生成1mol的氫氧化鋁，Ⅰ中消耗1.5mol的硫酸、3mol的氫氧化鈉和1mol的鋁；
Ⅱ消耗0.5mol的硫酸、1mol的氫氧化鈉和1mol的鋁；Ⅲ中消耗0.375mol的硫酸、0.75mol的氫氧化鈉；綜上所述Ⅲ中節(jié)省原料；
（2）①根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作步驟以及玻璃儀器的作用選取儀器；
②除去鋁粉表面的氧化膜；
③根據(jù)Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH） ₃↓，可知與酸反應(yīng)的鋁占整個鋁的$\frac{1}{4}$；
④鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
⑥Al（OH）₃的產(chǎn)率是$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}×100%$．

解答 解：甲：可溶性鋁鹽與氨水反應(yīng)可以獲得氫氧化鋁沉淀，離子方程式為Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Al³⁺+3NH₃•H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
乙：（1）鋁單質(zhì)轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁中+3價的鋁是發(fā)生氧化反應(yīng)，鋁單質(zhì)是陽極，所以A是正極；鋁電極的電極反應(yīng)式為：Al-3e^-=Al³⁺，故答案為：Al-3e^-=Al³⁺；
（2）氯化鈉組成中各離子未參與電極反應(yīng)，所以其作用是增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，故答案為：增強(qiáng)導(dǎo)電能力；
丙：（1）生成1mol的氫氧化鋁，Ⅰ中消耗1.5mol的硫酸、3mol的氫氧化鈉和1mol的鋁；
Ⅱ消耗0.5mol的硫酸、1mol的氫氧化鈉和1mol的鋁；Ⅲ中消耗0.375mol的硫酸、0.75mol的氫氧化鈉；綜上所述Ⅲ中節(jié)省原料，
故答案為：Ⅲ；
（2）①托盤天平（含砝碼）、燒杯、玻璃棒、500 mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：500 mL容量瓶、膠頭滴管；
②燒杯A中加入50mL 0.5mol•L^-1NaOH溶液，再加入足量鋁屑給溶液稍加熱是除去鋁粉表面的Al₂O₃，故答案為：除去鋁粉表面的Al₂O₃；
③根據(jù)Al³⁺+3AlO₂^-+6H₂O=4Al（OH） ₃↓，可知與酸反應(yīng)的鋁占整個鋁的$\frac{1}{4}$，所以在盛有適量稀H₂SO₄的燒杯B中放入$\frac{{m}_{1}}{4}$，故答案為：$\frac{{m}_{1}}{4}$；        
④鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，故答案為：2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑；
⑥Al（OH）₃的產(chǎn)率是$\frac{{m}_{2}g}{\frac{{m}_{1}}{27}×78}$=$\frac{9{m}_{2}}{26{m}_{1}}$×100%，故答案為：$\frac{9{m}_{2}}{26{m}_{1}}$×100%．

點(diǎn)評 本題考查了離子反應(yīng)方程式的書寫、電解的原理制取氫氧化鋁和一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制步驟以及用到的儀器，難度不大，注意實(shí)驗(yàn)的基本操作方法和注意事項(xiàng)．