Question

（2009?徐匯區(qū)二模）工業(yè)上以高嶺土和硫酸、氨氣為原料制取銨明礬[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O]和硫酸鋁，反應原理如下（忽略高嶺土其他成分與硫酸的反應）：
Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂（SO₄）₃+3H₂O…①
Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃→2NH₄Al（SO₄）₂ …②
（1）制取1000g銨明礬，需消耗氨氣

49.95

L（標準狀況）；
（2）以1000Kg含氧化鋁36%的高嶺土為原料制取硫酸鋁，需消耗質(zhì)量分數(shù)98%的硫酸（密度1.84g/cm³）

575.4

L；
（3）某工廠欲同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量．
①若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1：1，計算投料時氧化鋁和硫酸的物質(zhì)的量之比．
②以含a mol氧化鋁的高嶺土為原料，設制得的產(chǎn)物中硫酸鋁的物質(zhì)的量分數(shù)為x，試導出消耗硫酸的物質(zhì)的量y與a、x的函數(shù)關(guān)系．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應的方程式計算消耗氨氣的體積；
（2）根據(jù)反應方程式計算需要硫酸的質(zhì)量，進而可計算溶液的體積；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律列式計算①②．

解答：解：（1）n（NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O）=

1000g

449g/mol

=2.23mol，
Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃═2NH₄Al（SO₄）₂
                 44.8L  2mol
                 V      2.23mol
V=

44.8L×2.23mol

2mol

=49.95L，故答案為：49.95L；
（2）m（Al₂O₃）=1000Kg×36%=360Kg，
Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂（SO₄）₃+3H₂O
102g  294g
360Kg m（H₂SO₄）
m（H₂SO₄）=

360Kg×294g

102g

=1037.6Kg，
需消耗質(zhì)量分數(shù)98%的硫酸為：
V=

1037.6Kg 98%

1.84Kg/L

=575.4L，
故答案為：575.4L；
（3）①設制備的[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和Al₂（SO₄）₃的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量各為1mol，從質(zhì)量守恒的角度分析，則
n（Al）=1mol+2mol=3mol，n（SO₄^2-）=2mol+3mol=5mol，
所以：n（Al₂O₃）=1.5mol，
n（H₂SO₄）=5mol，
n（Al₂O₃）：n（H₂SO₄）=1.5mol：5mol=3：10，
答：投料時氧化鋁和硫酸的物質(zhì)的量之比為3：10；
②設產(chǎn)物中含有mmolNH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，nmolAl₂（SO₄）₃，
則：

m+2n=2a n m+n =x y=2m+3n

解之得：

m= 2a(1-x) x+1 n= 2ax x+1

y=2m+3n=

2a(x+2)

x+1

，
答：消耗硫酸的物質(zhì)的量y與a、x的函數(shù)關(guān)系為y=

2a(x+2)

x+1

．

點評：本題考查化學方程式的計算，題目難度中等，本題注意從質(zhì)量守恒的角度解答．