Question

(8分)准确称取12 g铝土矿样品(含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)放入盛有100 mL某浓度硫酸溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 mol·L^－1的NaOH溶液，产生的沉淀质量m与加入的NaOH溶液的体积V的关系如图所示：

请填空回答：

（1）H₂SO₄溶液的物质的量浓度为_________________。

（2）若a=4.6，用于沉淀Fe^3＋消耗NaOH的体积是____________mL，铝土矿中各成分的质量分数：Al₂O₃为______________， SiO₂为______________。

Answer

（1）3.5 mol•L－1 （2）5.4 mL 85% 3%

【解析】

试题分析：Oa段意味着H2SO4 过量，到70 mL时的沉淀最多，有Al(OH)3 、Fe(OH)3 沉淀，到90 mL时仅剩下Fe(OH)3 沉淀。加入20 mL、10 mol·L－1 NaOH，把Al(OH)3↓全部转化成AlO2－ 。（1）70 mL时沉淀最多，溶液为Na2SO4 溶液，据电荷守恒，n(Na＋)=2n(SO42－ )。又据元素守恒，n(Na＋)=n(NaOH)=10 mol·L－1×0.07 L=0.7 mol，n(SO42 －)=n(H2SO4 )=c(H2SO4 )×0.1，所以c(H2SO4 )= 3.5 mol•L－1

（2）沉淀Al3＋消耗OH－的量，是使Al(OH)3 溶解消耗OH－的3倍，即沉淀Al3＋消耗NaOH为60 mL，若a=4.6，用于沉淀Fe3＋消耗NaOH的体积是70-60-4.6=5.4 mL.

n(Al2O3 )=1/2n(NaOH)=1/2×(10 mol·L－1×0.02 L)=0.1 mol m(Al2O3 )=0.1 mol×102 g/mol=10.2 g

Al2O3的质量分数为=10.2/12×100%=85%，沉淀铁离子消耗NaOH的物质的量为10×0.0054=0.054moL，根据Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3 ，铁离子的物质的量为0.018moL，Fe2O3 的质量分数为[(0.009×160)÷12]×100%=12%， SiO2的质量分数为3%。

考点：考查铝、铁及其化合物的有关计算。