Question

準確稱取6g鋁土礦(含Al₂O₃，Fe₂O₃，SiO₂)樣品，放入盛有100mL某濃度的H₂SO₄溶液的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10mol·L^－1 NaOH溶液，產生沉淀的量(g)與所加入NaOH溶液的體積(mL)的關系如圖所示：

(1)H₂SO₄溶液的物質的量濃度是多少？

(2)若a＝2.3，則鋁土礦中各組成成分的質量分數分別是多少？

(3)a值的范圍應在________之間；在該范圍內，a值越大，鋁土礦中的Fe₂O₃，SiO₂含量變化是________．

Answer 1

答案：
解析：

(1)c(H2SO4)＝1.75mol·L－1 　　(2)Al2O3　　85%，Fe2O3　　12%，SiO2　　3% 　　(3)1.625＜a＜5,Fe2O3的含量越小，SiO2的含量越大 　　導解：(1)由圖像可知，當加入35mL NaOH溶液時，濾液中過量的H2SO4被中和，且Fe3+，Al3+全部沉淀，溶液中只存在Na2SO4． 　　Na2SO4～2NaOH～H2SO4 　　n(H2SO4)＝n(NaOH)＝×35×10－3×10＝0.175mol， 　　c(H2SO4)＝＝1.75mol·L－1， 　　由圖像可知，加入NaOH在35～45mL之間時，發生如下反應：Al(OH)3＋NaOHNaAlO2＋2H2O， 　　有Al2O3～2Al(OH)2～2NaOH， 　　n(Al2O3)＝(45－35)×10－3×10×＝0.05mol， 　　ω(Al2O3)＝0.05×102××100%＝85%． 　　沉淀Al3+消耗NaOH為： 　　n(NaOH)＝3n(Al3+)＝3×0.05×2＝0.3mol． 　　(2)沉淀Fe3+消耗NaOH為： 　　10×(35－a)×10－3－0.3＝(0.05－0.01a)mol， 　　所以，n(Fe3+)＝n(OH－)＝(0.05－0.01a)＝0.009mol， 　　ω(Fe2O3)＝0.009××160××100%＝12%， 　　則SiO2的質量分數＝1－85%－12%＝3%． 　　(3)因Al2O3的質量分數與a值無關，即為85%，則Fe2O3的質量分數必須滿足：0＜40×(5－a)/a%＜15%， 　　1.625＜a＜5， 　　a值越大，Fe2O3的含量越小，SiO2的含量越大．