Question

準確稱取6g鋁土礦樣品(含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)放入盛有100mL某濃度的硫酸溶液的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10mol／L的NaOH溶液，產生的沉淀的質量m與加入NaOH溶液的體積V的關系如下圖所示。請填空回答：

(1)H₂SO₄溶液的物質的量濃度為________；

(2)若a=2.3，用于沉淀Fe³⁺，消耗NaOH的體積是________mL，鋁土礦中各組成成分的質量分數ω，Al₂O₃為________，Fe₂O₃為________，SiO₂為________；

(3)a值的范圍應是________，在這個范圍內，a值越大，________的質量分數越小。

 

Answer 1

答案：
解析：

(1) 1.75mol/L-1 (2) 2.7mL；85%；12%；3％ (3) 1.625<a<5；Fe2O3 (1)從上圖可知，當加入35mL NaOH溶液時沉淀質量達到最大值，此過程可表示為：     由上圖示關系知，當最后溶液中溶質只有Na2SO4時，沉淀的質量最大，由此建立加人H2SO4和NaOH物質的量的關系：     n(NaOH)=10×0.035=0.35(mol)     H2SO4～Na2SO4～2NaOH     0.175             0.35    ∴ (2)為了方便解答問題(3)，在計算有關成分的質量分數時，保留a至最后，由上圖可知，溶解Al(OH)3消耗NaOH為。     Al2O3～Al3+～Al(OH)3～OH-     0.05      0.1           0.1     Al2O3的質量分數為     沉淀Al3+耗NaOH 0.3mol，沉淀Al3+和Fe3+共耗NaOH ，故沉淀Fe3+耗NaOH 。        Fe2O3     ～   Fe3+   ～  3OH-                  Fe2O3的質量分數為：    SiO2的質量分數為：。    最后把a=2.3代入上述有關代數式，得沉淀Fe3+消耗NaOH的體積：         Fe2O3的質量分數為12%；SiO2的質量分數為3％。 (3)因為Al2O3的質量分數與a值無關，即為85％，則Fe2O3質量分數必然滿足下列不等式：0<<15％。     解此不等式得：1.625<a<5，結合ω(Fe2O3)和ω(SiO2)知，a值越大，ω(Fe2O3)越小，ω(SiO2)越大，故(3)的答案為1.625<a<5和Fe2O3。

提示：

涉及求范圍問題，必須依據題意挖掘建立不等式的條件。如本題要求a的范圍，就要建立含有a的不等式。