Question

【题目】准确称取6.00克铝土矿样品（含Al2O3、Fe2O3、SiO2），将其放入盛有100毫升H2SO4溶液的烧杯中，充分反应后滤出沉淀物。在滤液X中加入10摩/升的NaOH溶液，产生的沉淀的质量w与所加NaOH溶液的体积V之间有如图所示的关系。求：

（1）分析图象可知滤液X中所含有的溶质成分为_____（填化学式）。

（2）H2SO4溶液的物质的量浓度是__________？

（3）图中a值为2.3毫升时，铝土矿样品中Fe2O3的质量分数_________________。

（4）a值的变化范围是____________________？

Answer 1

【答案】Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3、H2SO4 1.75mol/L 12% 1.625＜a＜5

【解析】

铝土矿中的氧化铝和氧化铁可以溶于硫酸，二氧化硅不溶于硫酸，过滤后的溶液中肯定含有硫酸铝和硫酸铁，根据图像分析，加入氢氧化钠溶液，先没有沉淀，说明原溶液中含有酸，即酸有剩余，再加入氢氧化钠，铁离子和铝离子分别反应生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，再加入氢氧化钠溶液，氢氧化铝沉淀溶解，沉淀量减少，最后剩余氢氧化铁沉淀。

(1)根据图像分析，加入氢氧化钠开始没有沉淀，说明酸有剩余，所以得到的滤液中的成分为 Al2（SO4）3、Fe2（SO4）3 、H2SO4 ；

(2)当生成沉淀最大量时，溶液中的溶质为硫酸钠，根据质量守恒分析，氢氧化钠的物质的量为10×0.035=0.35mol，则硫酸的浓度为=1.75mol/L ；

(3)根据图像，溶解氢氧化铝消耗的氢氧化钠的物质的量为10×（45-35）×10-3=0.1mol，则生成氢氧化铝消耗的氢氧化钠的物质的量为0.3mol，若a为2.3毫升，则铁离子消耗的氢氧化钠的物质的量为10×0.035-0.3-10×0.0023=0.027mol，则铁离子物质的量为0.009mol，则原混合物中氧化铁的质量分数为×100%=12% ；

(4)从前面分析，35毫升氢氧化钠溶液中有30毫升是铝离子沉淀消耗的，若没有氧化铁，则a为5毫升，氧化铝的质量为=5.1克，若剩余6.0-5.1=0.9克全为氧化铁，则氧化铁的物质的量为mol，沉淀铁离子需要的氢氧化钠的体积为=3.375毫升，则a为5-3.375=1.625mL，则a的范围为： 1.625＜a＜5。