Question

準(zhǔn)確稱取6 g鋁土礦樣品（含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）放入盛有100 mL某濃度硫酸溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過(guò)濾，向?yàn)V液中加入10 mol·L^-1的NaOH溶液，產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量m與加入的NaOH溶液的體積V的關(guān)系如圖所示：

請(qǐng)?zhí)羁栈卮穑海?）H₂SO₄溶液的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)________________。
（2）若a=2.3，用于沉淀Fe³⁺消耗NaOH的體積是____________mL，鋁土礦中各組成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Al₂O₃為_(kāi)_____________，F(xiàn)e₂O₃為_(kāi)_____________，SiO₂為_(kāi)_____________。
（3）a值的范圍應(yīng)是______________，在這個(gè)范圍內(nèi)，a值越大______________的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越小。

Answer 1

（1）1.75 mol·L^-1
（2）2.7  85%  12%  3%
（3）1.625＜a＜5  Fe₂O₃

（1）從圖中可知，當(dāng)加入35 mL NaOH溶液時(shí)沉淀質(zhì)量達(dá)到最大值，此過(guò)程可表示為：

由圖示關(guān)系知，當(dāng)最后溶液中溶質(zhì)中有Na₂SO₄時(shí)，沉淀的質(zhì)量最大，此時(shí)n（NaOH）="10" mol·L^-1×0.035 L="0.35" mol，由此建立加入H₂SO₄和NaOH的物質(zhì)的量的關(guān)系：
H₂SO₄—Na₂SO₄—2NaOH
1        2
0.175 mol0.35 mol
故c（H₂SO₄）="0.175" mol/0.1 L="1.75" mol·L^-1。
（2）為了方便解答問(wèn)題（3），在計(jì)算有關(guān)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，保留a至最后。由圖可知，溶解Al（OH）₃消耗NaOH為10 mol·L^-1×（45-35）×10^-3 L="0.1" mol。
Al₂O₃—    Al³⁺—    Al（OH）₃—   OH^-
0.05 mol      0.1 mol    0.1 mol        0.1 mol
Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=85%
沉淀Al³⁺耗NaOH 0.3 mol，沉淀Al³⁺和Fe³⁺共耗NaOH 10 mol·L^-1×（35-a）×10^-3 L，故沉淀Fe³⁺耗NaOH:10 mol·L^-1×（35-a）×10^-3 L-0.3 mol=（0.05-0.01a）mol
Fe₂O₃     —      Fe³⁺?     —      3OH^-
（0.05-0.01a）mol                     （0.05-0.01a）mol
Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=%
SiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-85%-%=%
最后把a(bǔ)=2.3代入上述有關(guān)代數(shù)式，得沉淀Fe³⁺消耗NaOH的體積：
V（NaOH）=（0.05-0.01a）mol/10 mol·L^-1=（0.05-0.01×2.3）mol/10 mol·L^-1=2.7×10^-3L="2.7" mL。故Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%；SiO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%。
（3）因?yàn)锳l₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與a值無(wú)關(guān)，即為85%，則Fe₂O₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)必然滿足下列不等式：0＜%＜15%，解此不等式得：1.625＜a＜5，結(jié)合w（Fe₂O₃）和w（SiO₂）知，a值越大，w（Fe₂O₃）越小，w（SiO₂）越大。