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，提示：SiO2不與HCl反應。

請回答下列問題：

（1）固體a的化學式為___。

（2）由圖中Ⅱ所發生的離子方程式為___、___、___。Ⅲ所發生的離子方程式為___。

（3）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。

（4）以1000kg含氧化鋁34%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質量分數為98%的硫酸(密度1.84g·cm-3)__L(保留一位小數)。

（5）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】SiO2 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓ Al3++4OH-=AlO2-+2H2O H++OH-=H2O CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 蒸發濃縮 543.5 3：10

【解析】

(1) 鋁土礦用鹽酸溶解，Al2O3、Fe2O3反應得到AlCl3、FeCl3，SiO2不與鹽酸反應，過濾得到固體a為SiO2，據此分析；

(2)濾液Ⅰ中含有AlCl3、FeCl3及剩余的HCl，再加入過量的燒堿，反應得到氫氧化鐵沉淀、偏鋁酸鈉、氯化鈉，過濾，紅褐色沉淀b為氫氧化鐵，溶液中含有偏鋁酸鈉、氯化鈉及剩余的NaOH，通入過量的二氧化碳，反應生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，據此分析；

(3)從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌， 據此分析；

(4)根據Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O計算消耗溶質硫酸的質量，再計算需要硫酸溶液的質量，根據計算硫酸溶液的體積；

(5)設制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）212H2O的物質的量都是1 mol，根據Al3+和SO42-守恒計算。

(1)由上述分析可知，固體a的化學式為SiO2，故答案為：SiO2；

(2) 鋁土礦用鹽酸溶解，Al2O3、Fe2O3反應得到AlCl3、FeCl3，SiO2不與鹽酸反應，過濾得到固體a為SiO2，濾液中含有AlCl3、FeCl3及剩余的HCl，再加入過量的燒堿，反應得到氫氧化鐵沉淀、偏鋁酸鈉、氯化鈉，過濾，紅褐色沉淀b為氫氧化鐵，溶液中含有偏鋁酸鈉、氯化鈉及剩余的NaOH，通入過量的二氧化碳，反應生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，故答案為：Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓；Al3++4OH-=AlO2-+2H2O；H++OH-=H2O；CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；

(3)從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌， 故答案為：蒸發濃縮；

(4) m(Al2O3)=1000kg×34%=340kg，，故，需消耗質量分數98%的硫酸(密度1.84gcm3)為，故答案為：543.5；

(4)設制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物質的量都是1mol，則Al3+共3mol， SO42共5mol，根據Al3+和SO42守恒可得，加入Al2O3和H2SO4的物質的量之比為1.5:5=3:10，故答案為：3:10。