Question

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稀H₂SO₄，恰好完全反应，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．（提示：SiO₂杂不与稀硫酸反应）
（1）写出本题涉及到的任意两个反应的化学方程式或离子方程式．
（2）该样品中，Fe₂O₃的物质的量．
（3）铝土矿样品中Al₂O₃的质量．
（4）试计算样品中Al₂O₃?xH₂O的x值．（要求计算过程）

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,镁、铝的重要化合物,铁的氧化物和氢氧化物

专题：计算题,几种重要的金属及其化合物

分析：氧化铝、氧化铁与硫酸反应，而二氧化硅不反应，故0.3g为二氧化硅的质量，滤液中加入足量的氢氧化钠，铝离子转化为偏铝酸盐，故得到沉淀2.14g为氢氧化铁的质量．
（1）涉及反应有：氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝与水，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁与水，硫酸铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁与硫酸钠．硫酸铝与足量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠、硫酸钠与水；
（2）根据Fe元素守恒计算氧化铁的物质的量；
（3）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）；
（4）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：氧化铝、氧化铁与硫酸反应，而二氧化硅不反应，故0.3g为二氧化硅的质量，滤液中加入足量的氢氧化钠，铝离子转化为偏铝酸盐，故得到沉淀2.14g为氢氧化铁的质量．
（1）涉及反应有：氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝与水，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁与水，硫酸铁与氢氧化钠反应生成氢氧化铁与硫酸钠．硫酸铝与足量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠、硫酸钠与水，任意两个反应离子方程式为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
答：任意两个离子方程式为：Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O 等；
（2）根据Fe元素守恒，n（Fe₂O₃）=

1

2

n[Fe（OH）₃]=

1

2

×

2.14g

107g/mol

=0.01mol，
答：该样品中，Fe₂O₃的物质的量为0.01mol；
（3）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；
（4）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

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：本题考查混合物计算，难度不大，明确发生的反应即可解答，注意守恒思想的应用．