Question

准确称取6g铝土矿样品(含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)放入盛有100mL某浓度的硫酸溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol／L的NaOH溶液，产生的沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如下图所示。请填空回答：

(1)H₂SO₄溶液的物质的量浓度为________；

(2)若a=2.3，用于沉淀Fe³⁺，消耗NaOH的体积是________mL，铝土矿中各组成成分的质量分数ω，Al₂O₃为________，Fe₂O₃为________，SiO₂为________；

(3)a值的范围应是________，在这个范围内，a值越大，________的质量分数越小。

 

Answer 1

答案：
解析：

(1) 1.75mol/L-1 (2) 2.7mL；85%；12%；3％ (3) 1.625<a<5；Fe2O3 (1)从上图可知，当加入35mL NaOH溶液时沉淀质量达到最大值，此过程可表示为：     由上图示关系知，当最后溶液中溶质只有Na2SO4时，沉淀的质量最大，由此建立加人H2SO4和NaOH物质的量的关系：     n(NaOH)=10×0.035=0.35(mol)     H2SO4～Na2SO4～2NaOH     0.175　　 　　    0.35    ∴ (2)为了方便解答问题(3)，在计算有关成分的质量分数时，保留a至最后，由上图可知，溶解Al(OH)3消耗NaOH为。     Al2O3～Al3+～Al(OH)3～OH-     0.05      0.1　　       0.1     Al2O3的质量分数为     沉淀Al3+耗NaOH 0.3mol，沉淀Al3+和Fe3+共耗NaOH ，故沉淀Fe3+耗NaOH 。 　　   Fe2O3　　 ～   Fe3+   ～  3OH-       　　       Fe2O3的质量分数为：    SiO2的质量分数为：。    最后把a=2.3代入上述有关代数式，得沉淀Fe3+消耗NaOH的体积：         Fe2O3的质量分数为12%；SiO2的质量分数为3％。 (3)因为Al2O3的质量分数与a值无关，即为85％，则Fe2O3质量分数必然满足下列不等式：0<<15％。     解此不等式得：1.625<a<5，结合ω(Fe2O3)和ω(SiO2)知，a值越大，ω(Fe2O3)越小，ω(SiO2)越大，故(3)的答案为1.625<a<5和Fe2O3。

提示：

涉及求范围问题，必须依据题意挖掘建立不等式的条件。如本题要求a的范围，就要建立含有a的不等式。