Question

6．某铝土矿的主要成分为Al₂O₃•xH₂O，还含有Fe₂O₃和SiO₂杂质．称取17.5g铝土矿样品，加入200mL1.65mol/L的稀硫酸恰好完全反应后，过滤得到滤渣0.3g，然后在滤液中加入足量NaOH溶液，得到沉淀2.14g．
求（1）样品中Fe₂O₃的物质的量
（2）样品中Al₂O₃的质量
（3）样品中Al₂O₃•xH₂O的x值．

Answer 1

分析 由信息可知，只有二氧化硅与硫酸不反应，则过滤得到滤渣0.3g为SiO₂的质量，滤液中加足量NaOH溶液，发生Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（1）根据Fe元素守恒计算氧化铁的物质的量；
（2）根据硫酸根守恒：3n[Al₂（SO₄）₃]+3n[Fe₂（SO₄）₃]=n（H₂SO₄），据此计算n[Al₂（SO₄）₃]，再根据Al元素守恒计算n（Al₂O₃），根据m=nM计算m（Al₂O₃）；
（3）先计算水的质量，再计算水的物质的量，进而计算x的值．

解答 解：由信息可知，只有二氧化硅与硫酸不反应，则过滤得到滤渣0.3g为SiO₂的质量，滤液中加足量NaOH溶液，发生Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
（1）根据Fe元素守恒，n（Fe₂O₃）=$\frac{1}{2}$n[Fe（OH）₃]=$\frac{1}{2}$×$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.01mol，
答：该样品中Fe₂O₃的物质的量为0.01mol；
（2）根据硫酸根守恒：3n[Al₂（SO₄）₃]+3n[Fe₂（SO₄）₃]=n（H₂SO₄），即3n[Al₂（SO₄）₃]+3×0.01mol=0.2L×1.65mol/L，则n[Al₂（SO₄）₃]=0.1mol，根据Al元素守恒，n（Al₂O₃）=n[Al₂（SO₄）₃]=0.1mol，故m（Al₂O₃）=0.1mol×102g/mol=10.2g，
答：铝土矿样品中Al₂O₃的质量为10.2g；
（3）样品中水的质量为17.5g-0.3g-10.2g-0.01mol×160g/mol=5.4g，物质的量为$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，则0.1mol：0.3mol=1：x，故x=3，
答：样品中Al₂O₃．xH₂O的x值为3．

点评 本题考查化学反应方程式的计算，为高频考点，把握发生的反应、原子守恒为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意守恒法应用，题目难度不大．