Question

铝是重要的金属材料，铝土矿（主要成分是Al₂O₃和少量的SiO₂、Fe₂O₃杂质）是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al₂（SO₄）₃和铵明矾晶体[NH₄Al（SO₄）₂·12H₂O]的工艺流程如图所示：（已知氢氧化铝能溶解在氢氧化钠溶液中，生成偏铝酸钠NaAlO₂）

请回答下列问题：

（1）固体a的化学式为_____，Ⅲ中通入足量CO₂气体能生成氢氧化铝和一种酸式盐。写出发生反应的化学方程式为_____。

（2）IV步分解指加热使氢氧化铝分解为相应的氧化物。由V制取铵明矾溶液的化学方程式为_____，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为（填操作名称）_____、冷却结晶、过滤洗涤。

（3）以1000kg含氧化铝30.6%的铝土矿为原料制取Al₂（SO₄）₃，需消耗含溶质质量为_____g的98%的浓硫酸（密度1.84g·cm^-1）。

（4）若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的“微粒”个数之比为1：1，则投料时铝土矿中的AI₂O₃和H₂SO₄的“微粒”个数之比为_____。

Answer

SiO2 蒸发浓缩 900 3：10

【解析】

（1）铝土矿中的Al2O3和Fe2O3都能与盐酸反应，生成溶于水的盐，SiO2不能和盐酸反应，故固体a是SiO2，Al2O3在氢氧化钠溶液中生成NaAlO2，NaAlO2与CO2和水反应，生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，化学方程式为 ；

（2）Al（OH）3受热分解出Al2O3，Al2O3与硫酸和氨气反应生成NH4Al（SO4）2，该反应的化学方程式为： ；从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的操作顺序为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。

（3）可以求出该铝土矿中氧化铝的质量为1000kg×30.6%＝306kg，设反应需要的硫酸的质量为 ，根据化学方程式可得：

，需要98%浓盐酸的质量为882kg÷98%＝900kg；

（4）根据制取铵明矾反应的化学方程式制取硫酸铝的化学方程式 ，在制取铵明矾时需要1份氧化铝和4份硫酸，生成2份铵明矾，在制取硫酸铝的反应中，制取2份硫酸铝需要2份氧化铝和6份的硫酸，所以要产生铵明矾和硫酸铝微粒个数相同，则需要3份氧化铝和10份硫酸，氧化铝和硫酸的微粒个数比为3：10.