Question

（1）现有含Fe₂O₃80%的赤铁矿100t，理论上可冶炼含Fe95%的生铁多少吨？
（2）准确称取6g铝土矿（含Fe₂O₃、Al₂O₃）样品，放入盛有100mLHCl的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol?L^-1的NaOH溶液，产生的沉淀的量与所加NaOH溶液的体积的关系如图所示．试求：
①盐酸的物质的量浓度是多少？
②若b=2.3，则铝土矿中氧化铝的质量分数是多少？

Answer 1

分析：Fe₂O₃、Al₂O₃ 均能溶于盐酸，根据加入氢氧化钠后过一段时间才出现沉淀可知，盐酸是过量的，Fe₂O₃、Al₂O₃ 均已完全反应；当加入35ml氢氧化钠时，溶液中的溶质只有NaCl，即Na+和 Cl^-物质的量相等，从而就能求出盐酸的物质的量及物质的量浓度； 根据溶解氢氧化铝消耗10ml NaOH溶液，就能知Al（OH）₃的物质的量，从而就能求出氧化铝的质量以及在混合物中的质量分数．

解答：解：（1）由题目可知，m_{（ Fe2O3）═}100t×80%═80t              
冶炼得到的铁的质量：m_（Fe）═80t×（112÷160）═56t            
故得到的含Fe95%的生铁的质量为：m═56t÷95%═58.9t          
答：得到含Fe95%的生铁的质量为58.9t．      
（2）由图象可知，加入氢氧化钠后过一段时间才出现沉淀，可知盐酸是过量的，Fe₂O₃、Al₂O₃ 均已完全反应为FeCl₃、AlCl₃，溶液中的溶质为：FeCl₃、AlCl₃、HCl．        
待加入NaOH溶液35ml时，Fe³⁺、Al³⁺已恰好完全沉淀，溶液中的溶质只有NaCl，即_n（ Cl^-_）═n_（Na+），∴n（HCl）═n（NaOH）═10mol?L^-1×0.035L═0.35mol
∴c_（HCl）═0.35mol÷0.1L═3.5mol?L^-1       
答：盐酸溶液的浓度为3.5mol?L^-1 
（3）由图象可知，生成的氢氧化铝溶解消耗的NaOH为10ml，设Al（OH）₃为 x mol                               
    Al（OH）₃ ～NaOH                                                                                                           
   1 mol          1 mol                       
  x mol        10mol?L^-1×0.01L                       
    解得x═0.1 mol          
  而 2Al（OH）₃ ～Al₂O₃  由此可知，n_（Al2O3）═0.05 mol  
铝土矿中 Al₂O₃ 的质量分数ω%═0.05 mol×102g/mol÷6g×100%═85% 
答：铝土矿中 Al₂O₃ 的质量分数为85%．

点评：本题考查了关乎实际工业生产的计算和有关铝的化合物的图象问题，综合性较强，难度较大．