Question

某地以高硫铝土矿主要含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂和少量的FeS₂等提取氧化铝和磁性氧化铁，直接碱溶法往往形成铝硅酸钠沉淀[Na_mAl_mSi_nO₁₆(OH)₅]而造成铝损失。一种改进后的流程如下：

⑴铁在元素周期表中的位置是________________；Na_mAl_mSi_nO₁₆(OH)₅中的m和n之间满足什么样的代数式________；写出滤渣Ⅰ主要成分的一种用途：________________________；反应Ⅲ加入FeS₂的目的是作为________________________填“氧化剂”或“还原剂”。

⑵焙烧Ⅰ过程中会产生大量红棕色烟尘和SO₂气体，写出产生这一现象的化学方程式：________________________________________________。

⑶焙烧Ⅱ由氧化铝、氧化铁制得可溶性的NH₄Al(SO₄)₂、NH₄Fe(SO₄)₂。提取率随温度、时间变化曲线如图所示，最佳的焙烧时间与温度是________________。若以NH₄R(SO₄)₂表示NH₄Al(SO₄)₂、NH₄Fe(SO₄)₂，相关的化学反应方程式为________________________。

⑷下列有关铝硅酸钠[Na_mAl_mSi_nO₁₆(OH)₅]中所含元素性质的说法正确的是________。

A.因为原子半径：Na > S，所以离子半径：Na⁺ > S^2－

B.因为非金属性：S > Si，所以简单气态氢化物稳定性：SiH₄ < H₂S

C.因为非金属性：O > S，所以沸点； H₂S > H₂O

D.因为金属性：Na > Al，所以碱性：NaOH > Al(OH)₃

⑸为了测定Wg高硫铝土矿中铝元素的含量，将流程中制取的Al₂O₃溶解于足量稀硫酸，配成250mL溶液，取出25mL，加入c mol·L^－1 EDTA标准溶液amL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用b mol·L^－1 CuSO₄标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO₄标准溶液V mL(已知Al³⁺、Cu²⁺与EDTA反应的化学计量比均为1:1)。则Wg高硫铝土矿中铝元素的质量分数为________________________用含V、W、a、b、c的代数式表示。

Answer

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

【解析】

⑴铁在元素周期表中的位置是第四周期VIII族；根据NamAlmSinO16(OH)5化合价代数和为0，得出m和n之间关系；滤渣Ⅰ主要成分是二氧化硅，用于制玻璃等；反应Ⅲ加入氧化铁和FeS2反应生成四氧化三铁，氧化铁中铁化合价部分降低，FeS2中硫化合价升高。

⑵焙烧Ⅰ过程中会产生大量红棕色烟尘和SO2气体，根据氧化还原反应写出化学方程式。

⑶根据图像得出，焙烧时间在60min提取率基本达到比较大的值，再持续加热，提取率增加很少，但增加了成本，因此焙烧时间60min，温度在450℃左右，提取率最大，根据反应原理写出相关的化学反应方程式。

⑷A．因为原子半径：Na > S，层多径大比较半径；

B．因为非金属性：S > Si，从左到右，简单气态氢化物稳定性越来越强；

C．因为非金属性：O > S，水中存在分子间氢键；

D．因为金属性：Na > Al，从左到右碱性逐渐减弱。

⑸根据Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1:1，先求出n(Al3+)，再根据质量分数进行计算。

⑴铁在元素周期表中的位置是第四周期VIII族；根据NamAlmSinO16(OH)5化合价代数和为0，得出(+1)×m+(+3)×m+(+4)×n+(-2)×16+(-1)×5 = 0，m和n之间满足4m + 4n =37；滤渣Ⅰ主要成分是二氧化硅，用于制玻璃等；反应Ⅲ加入氧化铁和FeS2反应生成四氧化三铁，氧化铁中铁化合价部分降低，FeS2中硫化合价升高，目的是作为还原剂；

故答案为：第四周期VIII族；4m + 4n =37；制玻璃等；还原剂。

⑵焙烧Ⅰ过程中会产生大量红棕色烟尘和SO2气体，其化学方程式：4 FeS2 + 11O2 8SO2+ 2 Fe2O3；

故答案为：4FeS2 + 11O28SO2+ 2 Fe2O3。

⑶根据图像得出，焙烧时间在60min提取率基本达到比较大的值，再持续加热，提取率增加很少，但增加了成本，因此焙烧时间60min，温度在450℃左右，提取率最大，因此最佳的焙烧时间与温度是60min、450℃左右，以NH4R(SO4)2表示的相关的化学反应方程式为R2O3 +4 (NH4)2SO4 2NH4R(SO4)2 + 6NH3 + 3H2O；

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

⑷A．因为原子半径：Na > S，层多径大，因此离子半径： S2－> Na+，故A错误；

B．因为非金属性：S > Si，从左到右，简单气态氢化物稳定性越来越强，即SiH4 < H2S，故B正确；

C．因为非金属性：O > S，水中存在分子间氢键，因此沸点； H2O >H2S，故C错误；

D．因为金属性：Na > Al，从左到右碱性逐渐减弱，因此碱性：NaOH > Al(OH)3，故D正确。

故答案为BD。

⑸根据Al3+、Cu2+与EDTA反应的化学计量比均为1:1，得出n(Al3+)= c mol·L－1 ×a×10-3L－b mol·L－1 ×V×10-3L = (ac －bV) ×10-3mol，则Wg高硫铝土矿中铝元素的质量分数为；

故答案为：。