题目内容
铝是重要的金属材料，铝土矿（主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质）是工业上制取铝的原料．实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2（SO4）3和铵明矾晶体[NH4Al（SO4）2?12H2O]的工艺流程如图所示：
请回答下列问题：
（1）固体a的化学式为 ，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为 ．
（2）由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为 ．从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为（填操作名称） 、冷却结晶、过滤洗涤．
（3）以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2（SO4）3，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84g?cm-1） L（计算结果请保留一位小数）．
（4）若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．若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1：1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为 ．
请回答下列问题：
（1）固体a的化学式为
（2）由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为
（3）以1000kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2（SO4）3，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84g?cm-1）
（4）若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．若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1：1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为
考点：金属的回收与环境、资源保护
专题：实验设计题
分析：（1）Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，碳酸的酸性强于偏铝酸，故二氧化碳与偏铝酸钠生成氢氧化铝沉淀；
（2）Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液；依据从可溶性溶液中获取固体的实验方法回答；
（3）依据化学反应方程式以及给出的数据计算即可；
（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）2?12H2O的物质的量都是1 mol，然后依据铝离子与硫酸根的关系回答即可．
（2）Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液；依据从可溶性溶液中获取固体的实验方法回答；
（3）依据化学反应方程式以及给出的数据计算即可；
（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）2?12H2O的物质的量都是1 mol，然后依据铝离子与硫酸根的关系回答即可．
解答：
解：（1）铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2，Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al（OH）3沉淀，
故答案为：SiO2； AlO2-+CO2+2H2O═HCO3-+Al（OH）3↓；
（2）Al（OH）3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，
故答案为：Al2O3+4H2SO4+2NH3═2NH4Al（SO4）2+3H2O；蒸发浓缩；
（3）m（Al2O3）=1 000 kg×36%=360 kg，
依据：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O
102 294
360kg m（H2SO4）
故m（H2SO4）=
=1037.6 kg，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84 g?cm-3）为=
=575.4 L，
故答案为：575.4；
（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）2?12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3+共3 mol，SO42-共5 mol，根据Al3+和SO42-守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为：
：5=3：10，故答案为：3：10．
故答案为：SiO2； AlO2-+CO2+2H2O═HCO3-+Al（OH）3↓；
（2）Al（OH）3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，
故答案为：Al2O3+4H2SO4+2NH3═2NH4Al（SO4）2+3H2O；蒸发浓缩；
（3）m（Al2O3）=1 000 kg×36%=360 kg，
依据：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O
102 294
360kg m（H2SO4）
故m（H2SO4）=
| 294×360 |
| 102 |
| 1037.6÷98% |
| 1.84 |
故答案为：575.4；
（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）2?12H2O的物质的量都是1 mol，则Al3+共3 mol，SO42-共5 mol，根据Al3+和SO42-守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为：
| 3 |
| 2 |
点评：本题主要考查的是无机非金属材料的流程与应用，属于中等题，考查的是学生综合分析问题的能力．
练习册系列答案
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