题目内容
【题目】铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2`12H2O]的工艺流程如图所示：
请回答下列问题：
(1)固体a的化学式为_________，Ⅲ中反应的离子方程式为___________________________。
(2)Ⅴ中反应的化学方程式为__________________________。从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称)___________、冷却结晶、过滤洗涤干燥等。
(3)以1000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm-1)___________L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_____________。
【答案】SiO2 [A1(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-或A1O2-+CO2+2H2O=HCO3-+ Al(OH)3↓ A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4Al(SO4)2+3H2O 蒸发浓缩 575.4 3∶10
【解析】
（1）SiO2不溶于盐酸。Ⅲ中NaAlO2溶液通入CO2生成Al（OH）3沉淀；
（2）Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。获得带结晶水的晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
（3）由V（H2SO4）=
以及 c（H2SO4）=
可解；
（4）根据Al3+和SO42-守恒原理可得。
（1）铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al（OH）3沉淀，反应的离子方程式为A1O2-+CO2+2H2O=HCO3-+ Al(OH)3↓；
（2）Al（OH）3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液，反应的化学方程式为A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4Al(SO4)2+3H2O。从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；
（3）m（Al2O3）=1 000 kg×36%=360 kg，n（Al2O3）=
，依据：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O，n（H2SO4）=
，c（H2SO4）==
=18.4mol/L，需消耗质量分数98%的硫酸V（H2SO4）=
575.4L；
（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al(SO4)2`12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3+共3 mol，SO42-共5 mol，根据Al3+和SO42-守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为：
=3∶10。
