Question

准确称取6g铝土矿样品（含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂），放入100mL浓度的H₂SO₄溶液中，充分反应后过滤，向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液，产生沉淀与加入NaOH溶液的体积的关系如图所示，
求：
（1）H₂SO₄溶液的物质的量浓度

 

；
（2）若a=2.3mL，计算各组分的质量．

 

．

Answer 1

考点：离子方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）加入35mL氢氧化钠溶液时，沉淀量最大，此时溶液中溶质为硫酸钠，根据钠离子守恒计算硫酸钠的物质的量，再根据硫酸根守恒计算原硫酸溶液中n（H₂SO₄），再根据c=

n

V

计算；
由图可知，加入35mL氢氧化钠溶液时，沉淀量最大，NaOH溶液的体积超过35mL时，过量的氢氧化钠与氢氧化铝反应：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O；
（2）从35mL～45mL加入的10mL氢氧化钠完全溶解氢氧化铝，根据n=cV计算该阶段消耗的n（NaOH），再根据方程式计算氢氧化铝的物质的量，利用铝元素守恒计算溶液中n（Al³⁺），进而计算铝离子完全沉淀消耗的氢氧化钠的物质的量，根据n=cV计算铁离子、铝离子完全消耗的n（NaOH），进而计算n（Fe³⁺），利用铁元素守恒计算n（Fe₂O₃），根据m=nM计算氧化铁的质量，根据质量分数定义计算．

解答： 解：（1）当加入NaOH溶液的体积为35ml时，n（NaOH）=0.035L×10mol/L=0.35mol，
此时沉淀的质量达到最大值，则此时溶液的溶质只有Na₂SO₄，
根据Na元素守恒有n（Na₂SO₄）=

1

2

n（NaOH）=

1

2

×0.35mol=0.175mol，
根据硫酸根守恒，则有：n（H₂SO₄）=0.175mol，
所以原硫酸溶液中c（H₂SO₄）=

0.175mol

1L

=1.75mol/L，
故答案为：1.75mol/L；
（2）从35mL～45mL加入的10mL氢氧化钠完全溶解氢氧化铝，该阶段消耗的n（NaOH）=0.01L×10mol/L=0.1mol，根据方程式Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O可知，n[Al（OH）₃]=0.1mol，故溶液中n（Al³⁺）=0.1mol，根据Al元素守恒可知n（Al₂O₃）=

1

2

×0.1mol=0.05mol，则m（Al₂O₃）=0.05mol×102g/mol=5.1g；
铝离子完全沉淀消耗氢氧化钠的物质的量为0.1mol×3=0.3mol，铁离子、铝离子完全沉淀消耗的氢氧化钠溶液的体积为35mL-2.3mL=32.7mL，故该阶段消耗n（NaOH）=0.0327L×10mol/L=0.327mol，故铁离子完全沉淀消耗的氢氧化钠的物质的量为0.327mol-0.3mol=0.027mol，故n（Fe³⁺）=

0.027mol

3

=0.009mol，故m（Fe₂O₃）=0.009mol×

1

2

×160g/mol=0.72g，m（SiO₂）=6-0.72-5.1=0.18g                      
故答案为：m（Al₂O₃）=5.1g；m（Fe₂O₃）=0.72g；m（SiO₂）=0.18g

点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，清楚图象中各阶段发生的反应是关键，注意根据守恒的计算，（3）中注意利用反应判断沉淀最大值时，溶液中的溶质，再利用守恒计算，可以简化计算过程．