Question

【題目】準確稱取6.00克鋁土礦樣品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），將其放入盛有100毫升H2SO4溶液的燒杯中，充分反應后濾出沉淀物。在濾液X中加入10摩/升的NaOH溶液，產生的沉淀的質量w與所加NaOH溶液的體積V之間有如圖所示的關系。求：

（1）分析圖象可知濾液X中所含有的溶質成分為_____（填化學式）。

（2）H2SO4溶液的物質的量濃度是__________？

（3）圖中a值為2.3毫升時，鋁土礦樣品中Fe2O3的質量分數_________________。

（4）a值的變化范圍是____________________？

Answer 1

【答案】Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3、H2SO4 1.75mol/L 12% 1.625＜a＜5

【解析】

鋁土礦中的氧化鋁和氧化鐵可以溶于硫酸，二氧化硅不溶于硫酸，過濾后的溶液中肯定含有硫酸鋁和硫酸鐵，根據圖像分析，加入氫氧化鈉溶液，先沒有沉淀，說明原溶液中含有酸，即酸有剩余，再加入氫氧化鈉，鐵離子和鋁離子分別反應生成氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，再加入氫氧化鈉溶液，氫氧化鋁沉淀溶解，沉淀量減少，最后剩余氫氧化鐵沉淀。

(1)根據圖像分析，加入氫氧化鈉開始沒有沉淀，說明酸有剩余，所以得到的濾液中的成分為 Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3 、H2SO4 ；

(2)當生成沉淀最大量時，溶液中的溶質為硫酸鈉，根據質量守恒分析，氫氧化鈉的物質的量為10×0.035=0.35mol，則硫酸的濃度為=1.75mol/L ；

(3)根據圖像，溶解氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉的物質的量為10×（45-35）×10-3=0.1mol，則生成氫氧化鋁消耗的氫氧化鈉的物質的量為0.3mol，若a為2.3毫升，則鐵離子消耗的氫氧化鈉的物質的量為10×0.035-0.3-10×0.0023=0.027mol，則鐵離子物質的量為0.009mol，則原混合物中氧化鐵的質量分數為×100%=12% ；

(4)從前面分析，35毫升氫氧化鈉溶液中有30毫升是鋁離子沉淀消耗的，若沒有氧化鐵，則a為5毫升，氧化鋁的質量為=5.1克，若剩余6.0-5.1=0.9克全為氧化鐵，則氧化鐵的物質的量為mol，沉淀鐵離子需要的氫氧化鈉的體積為=3.375毫升，則a為5-3.375=1.625mL，則a的范圍為： 1.625＜a＜5。