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)后過濾，向濾液中加入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?zhí)羁栈卮穑海?）H₂SO₄溶液的物質(zhì)的量濃度為_________________。

（2）若a=2.3，用于沉淀Fe³⁺消耗NaOH的體積是____________mL，鋁土礦中各組成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：Al₂O₃為______________，F(xiàn)e₂O₃為______________，SiO₂為______________。

（3）a值的范圍應(yīng)是______________，在這個范圍內(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

解析:

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

    由圖示關(guān)系知，當(dāng)最后溶液中溶質(zhì)中有Na₂SO₄時，沉淀的質(zhì)量最大，此時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）為了方便解答問題（3），在計算有關(guān)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時，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=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）因為Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與a值無關(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。