Question

【題目】鋁土礦(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3雜質)是工業上制取鋁的原料。實驗室模擬工業上以鋁土礦為原料制取制取Al2(SO4)3和銨明礬晶體[NH4Al(SO4)2`12H2O]的工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

(1)固體a的化學式為_________，Ⅲ中反應的離子方程式為___________________________。

(2)Ⅴ中反應的化學方程式為__________________________。從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為(填操作名稱)___________、冷卻結晶、過濾洗滌干燥等。

(3)以1000 kg含氧化鋁36%的鋁土礦為原料制取Al2(SO4)3，需消耗質量分數98%的硫酸(密度1.84 g·cm-1)___________L(保留一位小數)。

(4)若同時制取銨明礬和硫酸鋁，通過控制硫酸的用量調節兩種產品的產量。若欲使制得的銨明礬和硫酸鋁的物質的量之比為1∶1，則投料時鋁土礦中的Al2O3和H2SO4的物質的量之比為_____________。

Answer 1

【答案】SiO2 [A1(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-或A1O2-+CO2+2H2O=HCO3-+ Al(OH)3↓ A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4Al(SO4)2+3H2O 蒸發濃縮 575.4 3∶10

【解析】

（1）SiO2不溶于鹽酸。Ⅲ中NaAlO2溶液通入CO2生成Al（OH）3沉淀；

（2）Al2O3與稀硫酸、氨氣反應生成銨明礬溶液。獲得帶結晶水的晶體的方法是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌；

（3）由V（H2SO4）=以及 c（H2SO4）=可解；

（4）根據Al3+和SO42-守恒原理可得。

（1）鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a的化學式為SiO2。Al2O3溶于燒堿生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al（OH）3沉淀，反應的離子方程式為A1O2-+CO2+2H2O=HCO3-+ Al(OH)3↓；

（2）Al（OH）3分解生成Al2O3，Al2O3與稀硫酸、氨氣反應生成銨明礬溶液，反應的化學方程式為A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4Al(SO4)2+3H2O。從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌；

（3）m（Al2O3）=1 000 kg×36%=360 kg，n（Al2O3）=，依據：Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O，n（H2SO4）=，c（H2SO4）===18.4mol/L，需消耗質量分數98%的硫酸V（H2SO4）=575.4L；

（4）設制得的Al2（SO4）3和NH4Al(SO4)2`12H2O的物質的量都是1 mol，則Al3+共3 mol，SO42-共5 mol，根據Al3+和SO42-守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物質的量之比為：=3∶10。