Question

8分)准确称取12 g铝土矿样品(含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)放入盛有100 mL某浓度硫酸溶液的烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 mol·L^－1的NaOH溶液，产生的沉淀质量m与加入的NaOH溶液的体积V的关系如图所示：

请填空回答：
（1）H₂SO₄溶液的物质的量浓度为_________________。
（2）若a=4.6，用于沉淀Fe^3＋消耗NaOH的体积是____________mL，铝土矿中各成分的质量分数：Al₂O₃为______________， SiO₂为______________。

Answer 1

（1）3.5 mol?L^－1 （2）5.4 mL   85%   3%

解析试题分析：Oa段意味着H₂SO₄过量，到70 mL时的沉淀最多，有Al(OH)₃、Fe(OH)₃沉淀，到90 mL时仅剩下Fe(OH)₃沉淀。加入20 mL、10 mol·L^－1 NaOH，把Al(OH)3↓全部转化成AlO₂^－ 。（1）70 mL时沉淀最多，溶液为Na₂SO₄溶液，据电荷守恒，n(Na^＋)=2n(SO4₂^－ )。又据元素守恒，n(Na^＋)="n(NaOH)=10" mol·L^－1×0.07 L="0.7" mol，n(SO₄^2－)=n(H₂SO₄ )=c(H₂SO₄ )×0.1，所以c(H₂SO₄ )=3.5 mol?L^－1 
（2）沉淀Al^3＋消耗OH^－的量，是使Al(OH)₃溶解消耗OH^－的3倍，即沉淀Al^3＋消耗NaOH为60 mL，若a=4.6，用于沉淀Fe^3＋消耗NaOH的体积是70-60-4.6="5.4" mL.
n(Al₂O₃ )="1/2n(NaOH)=1/2×(10" mol·L^－1×0.02 L)="0.1" mol m(Al₂O₃ )="0.1" mol×102 g/mol="10.2" g
Al₂O₃的质量分数为=10.2/12×100%=85%，沉淀铁离子消耗NaOH的物质的量为10×0.0054=0.054moL，根据Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃，铁离子的物质的量为0.018moL，Fe₂O₃的质量分数为[(0.009×160)÷12]×100%=12%，SiO₂的质量分数为3%。
考点：考查铝、铁及其化合物的有关计算。