Question

17．準確稱取5克鋁土礦（含Al₂O₃，F(xiàn)e₂O₃，SiO₂）樣品，放入盛有50克某質量分數(shù)的硫酸溶液的燒杯中，充分反應后過濾，再向濾液中加入20%的氫氧化鈉溶液，產生沉淀的質量與所加入的氫氧化鈉溶液質量的關系如圖所示．
（提示：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O； NaAlO₂易溶于水）試求：
（1）硫酸溶液的溶質質量分數(shù)為多少？
（2）鋁土礦中含鋁的質量分數(shù)為多少？

Answer 1

分析 稀硫酸和氧化鋁反應生成硫酸鋁和水，和氧化鐵反應生成硫酸鐵和水，和氫氧化鈉反應生成硫酸鈉和水；
氫氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水，根據(jù)反應的化學方程式及其提供的數(shù)據(jù)可以進行相關方面的計算和判斷．

解答 解：（1）Al₂O₃、Fe₂O₃與H₂SO₄反應生成 Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃，從圖分析，過濾掉SiO₂濾液有H₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃，
加入氫氧化鈉全部反應需用NaOH溶液量為40g，轉化為沉淀Fe（OH）₃、Al（OH）₃，硫酸與它們的反應轉化為與NaOH反應；
設硫酸溶液的溶質是質量分數(shù)x，
2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O，
  80           98
40g×20%  x×50g
$\frac{80}{40g×20%}$=$\frac{98}{x×50g}$，
x=19.6%，
（2）從圖分析，后來沉淀減少是由于Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，用于該反應的NaOH溶液8g，
設鋁元素質量是y，
由Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃↓+3Na₂SO₄，Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，可知
2Al～Al₂O₃～2NaOH，
 設鋁元素質量為y，
2Al～Al₂O₃～2NaOH，
54                   80
y            （48g-40g）×20%
$\frac{54}{y}$=$\frac{80}{（48g-40g）×20%}$，
y=1.08g，
鋁土礦中含鋁的質量分數(shù)為：$\frac{1.08g}{5g}$×100%=21.6%，
答：硫酸溶液的溶質質量分數(shù)為19.6%，鋁土礦中含鋁的質量分數(shù)為21.6%．

點評 本題主要考查學生運用假設法和化學方程式進行計算和推斷的能力，計算時要注意規(guī)范性和準確性．