Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質)是工業上制取鋁的原料。實驗室模擬工業上以鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工藝流程如圖所示；

請回答下列問題：

(1)固體a的化學式為 ，Ⅲ中通入足量CO2氣體發生反應的離子方程式為 。

(2)由Ⅴ制取銨明礬溶液的化學方程式為 ，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為(填操作名稱) 、冷卻結晶、過濾洗滌。

(3)以1 000 kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質量分數98%的硫酸(密度1.84 g·cm－1 L(保留一位小數)。

(4)若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調節兩種產品的產量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質的量之比為1∶1，則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質的量之比為 。

Answer 1

【答案】(1)SiO2　AlO2－＋CO2＋2H2O=HCO3－＋Al(OH)3↓

(2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3=2NH4Al(SO4)2＋3H2O　蒸發濃縮

(3)575.4

(4)3∶10

【解析】(1)鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學式為SiO2。Al2O3溶于燒堿生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。

(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸、氨氣反應生成銨明礬溶液。

(3)m(Al2O3)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H2SO4)＝kg＝1 037.6 kg，需消耗質量分數98%的硫酸(密度1.84 g·cm－3)為＝575.4×103 mL＝575.4 L。

(4)設制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物質的量都是1 mol，則

Al3＋共3 mol，SO42－共5 mol，根據鋁原子和SO42－守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物質的量之比為∶5＝3∶10。