Question

4．準確稱取12g鋁土礦樣品（含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）放入盛有500mL某濃度鹽酸溶液的燒杯中，充分反應后過濾，向濾液中加入10mol•L^-1的NaOH溶液，產(chǎn)生的沉淀質量m與加入的NaOH溶液的體積V的關系如圖所示：請?zhí)羁栈卮穑?br />（1）HCl溶液的物質的量濃度為1.4mol/L．
（2）若a=4.3，用于沉淀Fe³⁺消耗NaOH的體積是5.7mL，鋁土礦中各成分：Al₂O₃質量為10.2 g，SiO₂質量分數(shù)為2.3%．

Answer 1

分析 （1）加入70mL氫氧化鈉溶液時，沉淀量最大，此時溶液中溶質為氯化鈉，根據(jù)鈉離子守恒計算氫化鈉的物質的量，根據(jù)鈉元素、氯離子守恒有n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH），再根據(jù)c=V$\frac{n}{V}$計算；
（2）從70mL～90mL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的量，利用鋁元素守恒計算溶液中n（Al³⁺），進而計算鋁離子完全沉淀消耗的氫氧化鈉的物質的量，根據(jù)n=cV計算鐵離子、鋁離子完全消耗的n（NaOH），進而計算n（Fe³⁺），利用鐵元素守恒計算n（Fe₂O₃），根據(jù)m=nM計算氧化鐵的質量，根據(jù)質量分數(shù)定義計算；

解答 解：（1）當加入NaOH溶液的體積為70ml時，n（NaOH）=0.07L×10mol/L=0.7mol，
此時沉淀的質量達到最大值，則此時溶液的溶質只有NaCl，
根據(jù)Na元素守恒有n（NaCl）=n（NaOH）=0.7mol，
n（HCl）=n（NaCl）=n（NaOH）=0.7mol，
所以原鹽酸溶液中c（HCl）=$\frac{0.7mol}{0.5L}$=1.75mol/L，
故答案為：1.4mol/L；
（2）從70mL～90mL加入的20mL氫氧化鈉完全溶解氫氧化鋁，該階段消耗的n（NaOH）=0.02L×10mol/L=0.2mol，根據(jù)方程式Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.2mol，故溶液中n（Al³⁺）=0.2mol，根據(jù)Al元素守恒可知n（Al₂O₃）=0.1mol，則m（Al₂O₃）=0.1mol×102g/mol=10.2g；
鋁離子完全沉淀消耗氫氧化鈉的物質的量為0.2mol×3=0.6mol，鐵離子、鋁離子完全沉淀消耗的氫氧化鈉溶液的體積為70mL-4.3mL=65.7mL，故該階段消耗n（NaOH）=0.0657L×10mol/L=0.657mol，故鐵離子完全沉淀消耗的氫氧化鈉的物質的量為0.657mol-0.6mol=0.057mol，
則鐵離子完全沉淀消耗的氫氧化鈉的體積為V=$\frac{0.057mol}{10mol/L}$=0.0057L=52.7ml，
故n（Fe³⁺）=$\frac{0.057mol}{3}$=0.019mol，故m（Fe₂O₃）=0.019mol×$\frac{1}{2}$×160g/mol=1.52g，m（SiO₂）=12-10.2g-1.52g=0.28g；
SiO₂為$\frac{0.28g}{12g}×100%$=2.3%．
故答案為：5.7；10.2 g；2.3%．

點評 本題考查化學計算，涉及方程式的計算、混合物的計算、圖象計算等，難度中等，清楚圖象各段反應是解題的關鍵．