Question

(12分) 實(shí)驗(yàn)室中以鋁土礦(主要成分是Al₂O₃和少量的SiO₂和Fe₂O₃雜質(zhì))為原料制取Al₂(SO₄)₃和銨明礬晶體[NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O]的工藝流程如下：

試回答下列問(wèn)題：
⑴固體a的化學(xué)式為_(kāi)____，III中通入過(guò)量CO₂氣體的離子方程式為                    。
⑵由V制取銨明礬溶液的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作依次為（填操作名稱(chēng)）           、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌。
⑶以1000kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al₂(SO₄)₃，需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的硫酸（密度1.84g/cm³）___________L（保留一位小數(shù)）。
⑷若同時(shí)制取銨明礬和硫酸鋁，通過(guò)控制硫酸的用量調(diào)節(jié)兩種產(chǎn)品的產(chǎn)量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比為1:1，則投料時(shí)鋁土礦中Al₂O₃和H₂SO₄的物質(zhì)的量之比為_(kāi)__________。

Answer 1

（12分）
⑴SiO₂（2分）    AlO₂^-+CO₂+2H₂O ==HCO₃^-+Al(OH)₃↓（2分）
⑵Al₂(SO₄)₃ + H₂SO₄ + 2NH₃ ==2NH₄Al(SO₄)₂（2分）  蒸發(fā)濃縮（2分）
⑶575.4L（2分） ⑷3:10（2分）

鋁土礦中含有Al₂O₃、SiO₂和Fe₂O₃，當(dāng)加入過(guò)量的鹽酸時(shí)，SiO₂是酸性氧化物不與鹽酸反應(yīng)，而Al₂O₃為兩性氧化物，與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)生成ALCL₃；Fe₂O₃為堿性氧化物，與過(guò)量的鹽酸反應(yīng)生成FeCL₃，所以，反應(yīng)后經(jīng)過(guò)濾得到的固體a為SiO₂固體；再向?yàn)V液中加入過(guò)量的氫氧化鈉溶液時(shí)，F(xiàn)eCL₃與氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，而ALCL₃則與過(guò)量的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液；再過(guò)濾后得到的固體b為氫氧化鐵溶液，再向?yàn)V液中通入足量的CO₂氣體時(shí)，偏鋁酸鈉會(huì)與CO₂反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁不穩(wěn)定，加熱分解成氧化鋁，向氧化鋁中加入足量的硫酸會(huì)生成硫酸鋁溶液，再通入足量的氨氣，則生成銨明礬溶液，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶即可得晶體。
所以：
⑴SiO₂   AlO₂^-+CO₂+2H₂O ==HCO₃^-+Al(OH)₃↓
⑵Al₂(SO₄)₃ + H₂SO₄ + 2NH₃ ==2NH₄Al(SO₄)₂  蒸發(fā)濃縮
（3）1000kg含氧化鋁36%的鋁土礦中氧化鋁的質(zhì)量=360kg，即氧化鋁的物質(zhì)的量=在Al₂(SO₄)₃的化學(xué)式中分析可得，硫酸根離子與鋁離子的物質(zhì)的量之比=3：2，進(jìn)而可求得需消耗質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%的硫酸575.4L。