Question

工业上以高岭土和硫酸、氨气为原料制取铵明矾[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O]和硫酸铝，反应原理如下（忽略高岭土其他成分与硫酸的反应）：
Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂（SO₄）₃+3H₂O…①
Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃→2NH₄Al（SO₄）₂ …②
（1）制取1000g铵明矾，需消耗氨气______L（标准状况）；
（2）以1000Kg含氧化铝36%的高岭土为原料制取硫酸铝，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84g/cm³）______L；
（3）某工厂欲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．
①若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1：1，计算投料时氧化铝和硫酸的物质的量之比．
②以含a mol氧化铝的高岭土为原料，设制得的产物中硫酸铝的物质的量分数为x，试导出消耗硫酸的物质的量y与a、x的函数关系．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据反应的方程式计算消耗氨气的体积；
（2）根据反应方程式计算需要硫酸的质量，进而可计算溶液的体积；
（3）根据质量守恒定律列式计算①②．
解答：解：（1）n（NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O）==2.23mol，
Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃═2NH₄Al（SO₄）₂
                 44.8L  2mol
                 V      2.23mol
V==49.95L，故答案为：49.95L；
（2）m（Al₂O₃）=1000Kg×36%=360Kg，
Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂（SO₄）₃+3H₂O
102g  294g
360Kg m（H₂SO₄）
m（H₂SO₄）==1037.6Kg，
需消耗质量分数98%的硫酸为：
V==575.4L，
故答案为：575.4L；
（3）①设制备的[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和Al₂（SO₄）₃的物质的量的物质的量各为1mol，从质量守恒的角度分析，则
n（Al）=1mol+2mol=3mol，n（SO₄^2-）=2mol+3mol=5mol，
所以：n（Al₂O₃）=1.5mol，
n（H₂SO₄）=5mol，
n（Al₂O₃）：n（H₂SO₄）=1.5mol：5mol=3：10，
答：投料时氧化铝和硫酸的物质的量之比为3：10；
②设产物中含有mmolNH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，nmolAl₂（SO₄）₃，
则：
解之得：
y=2m+3n=，
答：消耗硫酸的物质的量y与a、x的函数关系为y=．
点评：本题考查化学方程式的计算，题目难度中等，本题注意从质量守恒的角度解答．