Question

取8g鋁土礦（含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）樣品，放入盛有100mL H₂SO₄溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾，向濾液中加入10mol/L的NaOH溶液，產(chǎn)生沉淀的量與所加NaOH溶液的體積的關(guān)系如圖所示．  試求：
（1）Ob段反應(yīng)的離子方程式為：

H⁺+OH^-=H₂O

（2）硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為

1.75mol/L

．
（3）若b=2.0，則鋁土礦中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

10%

．

Answer 1

分析：鋁土礦（含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）樣品，放入盛有100mL H₂SO₄溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后過濾，所得溶液中含有Al³⁺、Mg²⁺，
由圖象可知，向濾液中加入10mol/L的NaOH溶液，沒有沉淀生成，說明硫酸有剩余，繼續(xù)加入NaOH溶液，當(dāng)加入氫氧化鈉共35mL時，沉淀量最大，此時溶液溶質(zhì)為硫酸鈉，繼續(xù)加入氫氧化鈉發(fā)生Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，最后剩余固體為氫氧化鎂，
從35mL～45mL加入的10mL氫氧化鈉完全溶解氫氧化鋁，根據(jù)n=cV計算該階段消耗的n（NaOH），再根據(jù)方程式計算氫氧化鋁的物質(zhì)的量，利用鋁元素守恒計算溶液中n（Al³⁺），進(jìn)而計算鋁離子完全沉淀消耗的氫氧化鈉的物質(zhì)的量，根據(jù)n=cV計算鐵離子、鋁離子完全消耗的n（NaOH），進(jìn)而計算n（Fe³⁺），利用鐵元素守恒計算n（Fe₂O₃），根據(jù)m=nM計算氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計算．

解答：解：（1）由圖象可知，向濾液中加入10mol/L的NaOH溶液，沒有沉淀生成，說明硫酸有剩余，發(fā)生H⁺+OH^-=H₂O，故答案為：H⁺+OH^-=H₂O；
（2）加入氫氧化鈉35mL時，沉淀量最大，此時溶液溶質(zhì)為硫酸鈉，
根據(jù)Na元素守恒有n（Na₂SO₄）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×0.035L×10mol/L=0.175mol，
根據(jù)硫酸根守恒，則有：n（H₂SO₄）=0.175mol，
所以原硫酸溶液中c（H₂SO₄）=

0.175mol

0.1L

=1.75mol/L，
故答案為：1.75mol/L；
（3）從35mL～45mL加入的10mL氫氧化鈉完全溶解氫氧化鋁，該階段消耗的n（NaOH）=0.01L×10mol/L=0.1mol，根據(jù)方程式Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.1mol，故溶液中n（Al³⁺）=0.1mol，鋁離子完全沉淀消失氫氧化鈉為0.1mol×3=0.3mol，鐵離子、鋁離子完全消耗的氫氧化鈉溶液的體積為35mL-2.0mL=33mL，故該階段消耗n（NaOH）=0.033L×10mol/L=0.33mol，故鐵離子完全沉淀消耗的氫氧化鈉為0.33mol-0.3mol=0.03mol，故n（Fe³⁺）=

0.03mol

3

=0.01mol，
故m（Fe₂O₃）=0.01mol×

1

2

×160g/mol=0.8g，故Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.8g

8g

×100%=10%，
故答案為：10%．

點評：本題考查混合物的有關(guān)計算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計算能力的考查，難度中等，清楚圖象中各階段發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，注意根據(jù)守恒的計算，（2）中注意利用反應(yīng)判斷沉淀最大值時，溶液中的溶質(zhì)，再利用守恒計算，可以簡化計算過程．