Question

5．某实验小组要测定铝土矿石中氧化铝的含量（杂质不溶于水且不与任何物质发生反应），现取一定质量的矿石样品做如下实验：

请回答下列问题：
（1）写出实验①中发生反应的化学方程式Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）滤液A中溶质的化学式Al₂（SO₄）₃；
（3）根据已知条件列出生成15.6g固体乙所消耗的氢氧化钠质量（X）的比例式$\frac{240}{156}=\frac{x}{15.6g}$；
（4）样品中氧化铝的质量分数为68%；
（5）若向滤液B中加入55.4g水，则此时溶液中溶质的质量分数为8.52%；
（6）工业上采用上述铝土矿石120t用于炼铝（2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑），若再生成过程中铝的损失为10%，则可以生产含杂质4%的铝的质量为40.5t．

Answer 1

分析 （1）根据氧化铝与硫酸的反应写出反应的化学方程式；
（2）根据上述反应分析滤液中的溶质；
（3）根据固体乙的质量计算所消耗的氢氧化钠质量、参加反应的硫酸铝的质量、生成硫酸钠的质量；
（4）根据硫酸铝的质量计算氧化铝的质量及样品中氧化铝的质量分数；
（5）根据溶质的质量分数计算溶液中溶质的质量分数；
（6）根据氧化铝的质量计算可以生产含杂质4%的铝的质量．

解答 解：（1）由实验的过程可知，实验①中氧化铝与硫酸反应生成了氧化铝和水，发生反应的化学方程式：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）由上述反应可知，滤液A中溶质是硫酸铝，化学式是：Al₂（SO₄）₃；
（3）设15.6g固体乙所消耗的氢氧化钠质量为x，硫酸铝的质量为y，生成的硫酸钠的质量为z
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃+3Na₂SO₄
342                 240          156             426
y                      x           15.6g            z
所以固体乙所消耗的氢氧化钠质量（X）的比例式是：$\frac{240}{156}=\frac{x}{15.6g}$  
$\frac{342}{y}=\frac{156}{15.6g}=\frac{426}{z}$   解得：y=34.2g     z=42.6g；
（4）设氧化铝的质量为m
Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O
102                      342
m                        34.2g
$\frac{102}{342}=\frac{m}{34.2g}$    解得：m=10.2g
样品中氧化铝的质量分数为：$\frac{10.2g}{15g}×100%$=68%
（5）溶液中溶质的质量分数为：$\frac{42.6g}{10.2g+250g+200g+55.4g-15.6g}×100%$=8.52%
（6）设生产的铝的质量为n
2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑
204           108
120t×68%    n
$\frac{204}{108}=\frac{120t×68%}{n}$  解得：n=43.2t
若再生成过程中铝的损失为10%，则可以生产含杂质4%的铝的质量为：43.2t×（1-10%）÷（1-4%）=40.5t．
故答为：（1）Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；（2）Al₂（SO₄）₃；（3）$\frac{240}{156}=\frac{x}{15.6g}$；（4）68%；（5）8.52%；（6）40.5t．

点评 本题通过测定铝土矿石中氧化铝的含量的实验过程考查了化学方程式的书写、根据化学方程式的计算和溶质质量分数的计算等知识．都是教材中的重要知识点，应加强学习．