Question

【題目】某地以高硫鋁土礦主要含Al2O3、Fe2O3、SiO2和少量的FeS2等提取氧化鋁和磁性氧化鐵，直接堿溶法往往形成鋁硅酸鈉沉淀[NamAlmSinO16(OH)5]而造成鋁損失。一種改進后的流程如下：

⑴鐵在元素周期表中的位置是________________；NamAlmSinO16(OH)5中的m和n之間滿足什么樣的代數式________；寫出濾渣Ⅰ主要成分的一種用途：________________________；反應Ⅲ加入FeS2的目的是作為________________________填“氧化劑”或“還原劑”。

⑵焙燒Ⅰ過程中會產生大量紅棕色煙塵和SO2氣體，寫出產生這一現象的化學方程式：________________________________________________。

⑶焙燒Ⅱ由氧化鋁、氧化鐵制得可溶性的NH4Al(SO4)2、NH4Fe(SO4)2。提取率隨溫度、時間變化曲線如圖所示，最佳的焙燒時間與溫度是________________。若以NH4R(SO4)2表示NH4Al(SO4)2、NH4Fe(SO4)2，相關的化學反應方程式為________________________。

⑷下列有關鋁硅酸鈉[NamAlmSinO16(OH)5]中所含元素性質的說法正確的是________。

A.因為原子半徑：Na > S，所以離子半徑：Na+ > S2－

B.因為非金屬性：S > Si，所以簡單氣態氫化物穩定性：SiH4 < H2S

C.因為非金屬性：O > S，所以沸點； H2S > H2O

D.因為金屬性：Na > Al，所以堿性：NaOH > Al(OH)3

⑸為了測定Wg高硫鋁土礦中鋁元素的含量，將流程中制取的Al2O3溶解于足量稀硫酸，配成250mL溶液，取出25mL，加入c mol·L－1 EDTA標準溶液amL，調節溶液pH約為4.2，煮沸，冷卻后用b mol·L－1 CuSO4標準溶液滴定過量的EDTA至終點，消耗CuSO4標準溶液V mL(已知Al3+、Cu2+與EDTA反應的化學計量比均為1:1)。則Wg高硫鋁土礦中鋁元素的質量分數為________________________用含V、W、a、b、c的代數式表示。

Answer 1

【答案】第四周期VIII族 4m + 4n =37 制玻璃等 還原劑 4 FeS2 + 11O2 8SO2+ 2 Fe2O3 60min、450℃左右 R2O3 +4 (NH4)2SO4 2NH4R(SO4)2 + 6NH3↑+ 3H2O BD

【解析】

⑴鐵在元素周期表中的位置是第四周期VIII族；根據NamAlmSinO16(OH)5化合價代數和為0，得出m和n之間關系；濾渣Ⅰ主要成分是二氧化硅，用于制玻璃等；反應Ⅲ加入氧化鐵和FeS2反應生成四氧化三鐵，氧化鐵中鐵化合價部分降低，FeS2中硫化合價升高。

⑵焙燒Ⅰ過程中會產生大量紅棕色煙塵和SO2氣體，根據氧化還原反應寫出化學方程式。

⑶根據圖像得出，焙燒時間在60min提取率基本達到比較大的值，再持續加熱，提取率增加很少，但增加了成本，因此焙燒時間60min，溫度在450℃左右，提取率最大，根據反應原理寫出相關的化學反應方程式。

⑷A．因為原子半徑：Na > S，層多徑大比較半徑；

B．因為非金屬性：S > Si，從左到右，簡單氣態氫化物穩定性越來越強；

C．因為非金屬性：O > S，水中存在分子間氫鍵；

D．因為金屬性：Na > Al，從左到右堿性逐漸減弱。

⑸根據Al3+、Cu2+與EDTA反應的化學計量比均為1:1，先求出n(Al3+)，再根據質量分數進行計算。

⑴鐵在元素周期表中的位置是第四周期VIII族；根據NamAlmSinO16(OH)5化合價代數和為0，得出(+1)×m+(+3)×m+(+4)×n+(-2)×16+(-1)×5 = 0，m和n之間滿足4m + 4n =37；濾渣Ⅰ主要成分是二氧化硅，用于制玻璃等；反應Ⅲ加入氧化鐵和FeS2反應生成四氧化三鐵，氧化鐵中鐵化合價部分降低，FeS2中硫化合價升高，目的是作為還原劑；

故答案為：第四周期VIII族；4m + 4n =37；制玻璃等；還原劑。

⑵焙燒Ⅰ過程中會產生大量紅棕色煙塵和SO2氣體，其化學方程式：4 FeS2 + 11O2 8SO2+ 2 Fe2O3；

故答案為：4FeS2 + 11O28SO2+ 2 Fe2O3。

⑶根據圖像得出，焙燒時間在60min提取率基本達到比較大的值，再持續加熱，提取率增加很少，但增加了成本，因此焙燒時間60min，溫度在450℃左右，提取率最大，因此最佳的焙燒時間與溫度是60min、450℃左右，以NH4R(SO4)2表示的相關的化學反應方程式為R2O3 +4 (NH4)2SO4 2NH4R(SO4)2 + 6NH3 + 3H2O；

故答案為：60min、450℃左右；R2O3 +4 (NH4)2SO4 2NH4R(SO4)2 + 6NH3 + 3H2O；

⑷A．因為原子半徑：Na > S，層多徑大，因此離子半徑： S2－> Na+，故A錯誤；

B．因為非金屬性：S > Si，從左到右，簡單氣態氫化物穩定性越來越強，即SiH4 < H2S，故B正確；

C．因為非金屬性：O > S，水中存在分子間氫鍵，因此沸點； H2O >H2S，故C錯誤；

D．因為金屬性：Na > Al，從左到右堿性逐漸減弱，因此堿性：NaOH > Al(OH)3，故D正確。

故答案為BD。

⑸根據Al3+、Cu2+與EDTA反應的化學計量比均為1:1，得出n(Al3+)= c mol·L－1 ×a×10-3L－b mol·L－1 ×V×10-3L = (ac －bV) ×0-3mol，則Wg高硫鋁土礦中鋁元素的質量分數為；

故答案為：。