Question

某鋁土礦的主要成分為Al₂O₃?xH₂O，還含有Fe₂O₃和SiO₂雜質．稱取17.5g鋁土礦樣品，加入200mL1.65mol/L稀H₂SO₄，恰好完全反應，過濾得到濾渣0.3g，然后在濾液中加入足量NaOH溶液，得到沉淀2.14g．（提示：SiO₂雜不與稀硫酸反應）
（1）寫出本題涉及到的任意兩個反應的化學方程式或離子方程式．
（2）該樣品中，F(xiàn)e₂O₃的物質的量．
（3）鋁土礦樣品中Al₂O₃的質量．
（4）試計算樣品中Al₂O₃?xH₂O的x值．（要求計算過程）

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,鎂、鋁的重要化合物,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：計算題,幾種重要的金屬及其化合物

分析：氧化鋁、氧化鐵與硫酸反應，而二氧化硅不反應，故0.3g為二氧化硅的質量，濾液中加入足量的氫氧化鈉，鋁離子轉化為偏鋁酸鹽，故得到沉淀2.14g為氫氧化鐵的質量．
（1）涉及反應有：氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁與水，氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵與水，硫酸鐵與氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵與硫酸鈉．硫酸鋁與足量氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉、硫酸鈉與水；
（2）根據(jù)Fe元素守恒計算氧化鐵的物質的量；
（3）根據(jù)硫酸根守恒：3n[Al₂（SO₄）₃]+3n[Fe₂（SO₄）₃]=n（H₂SO₄），據(jù)此計算n[Al₂（SO₄）₃]，再根據(jù)Al元素守恒計算n（Al₂O₃），根據(jù)m=nM計算m（Al₂O₃）；
（4）先計算水的質量，再計算水的物質的量，進而計算x的值．

解答： 解：氧化鋁、氧化鐵與硫酸反應，而二氧化硅不反應，故0.3g為二氧化硅的質量，濾液中加入足量的氫氧化鈉，鋁離子轉化為偏鋁酸鹽，故得到沉淀2.14g為氫氧化鐵的質量．
（1）涉及反應有：氧化鋁與硫酸反應生成硫酸鋁與水，氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵與水，硫酸鐵與氫氧化鈉反應生成氫氧化鐵與硫酸鈉．硫酸鋁與足量氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉、硫酸鈉與水，任意兩個反應離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
答：任意兩個離子方程式為：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O 等；
（2）根據(jù)Fe元素守恒，n（Fe₂O₃）=

1

2

n[Fe（OH）₃]=

1

2

×

2.14g

107g/mol

=0.01mol，
答：該樣品中，F(xiàn)e₂O₃的物質的量為0.01mol；
（3）根據(jù)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，則n[Al₂（SO₄）₃]=0.1mol，根據(jù)Al元素守恒，n（Al₂O₃）=n[Al₂（SO₄）₃]=0.1mol，故m（Al₂O₃）=0.1mol×102g/mol=10.2g，
答：鋁土礦樣品中Al₂O₃的質量為10.2g；
（4）樣品中水的質量為17.5g-0.3g-10.2g-0.01mol×160g/mol=5.4g，物質的量為

5.4g

18g/mol

=0.3mol，則0.1mol：0.3mol=1：x，故x=3，
答：樣品中Al₂O₃．xH₂O的x值為3．

點評：本題考查混合物計算，難度不大，明確發(fā)生的反應即可解答，注意守恒思想的應用．