Question

5．某實驗小組要測定鋁土礦石中氧化鋁的含量（雜質(zhì)不溶于水且不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)），現(xiàn)取一定質(zhì)量的礦石樣品做如下實驗：

請回答下列問題：
（1）寫出實驗①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）濾液A中溶質(zhì)的化學(xué)式Al₂（SO₄）₃；
（3）根據(jù)已知條件列出生成15.6g固體乙所消耗的氫氧化鈉質(zhì)量（X）的比例式$\frac{240}{156}=\frac{x}{15.6g}$；
（4）樣品中氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%；
（5）若向濾液B中加入55.4g水，則此時溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.52%；
（6）工業(yè)上采用上述鋁土礦石120t用于煉鋁（2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑），若再生成過程中鋁的損失為10%，則可以生產(chǎn)含雜質(zhì)4%的鋁的質(zhì)量為40.5t．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化鋁與硫酸的反應(yīng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)上述反應(yīng)分析濾液中的溶質(zhì)；
（3）根據(jù)固體乙的質(zhì)量計算所消耗的氫氧化鈉質(zhì)量、參加反應(yīng)的硫酸鋁的質(zhì)量、生成硫酸鈉的質(zhì)量；
（4）根據(jù)硫酸鋁的質(zhì)量計算氧化鋁的質(zhì)量及樣品中氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（5）根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）根據(jù)氧化鋁的質(zhì)量計算可以生產(chǎn)含雜質(zhì)4%的鋁的質(zhì)量．

解答 解：（1）由實驗的過程可知，實驗①中氧化鋁與硫酸反應(yīng)生成了氧化鋁和水，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）由上述反應(yīng)可知，濾液A中溶質(zhì)是硫酸鋁，化學(xué)式是：Al₂（SO₄）₃；
（3）設(shè)15.6g固體乙所消耗的氫氧化鈉質(zhì)量為x，硫酸鋁的質(zhì)量為y，生成的硫酸鈉的質(zhì)量為z
Al₂（SO₄）₃+6NaOH=2Al（OH）₃+3Na₂SO₄
342                 240          156             426
y                      x           15.6g            z
所以固體乙所消耗的氫氧化鈉質(zhì)量（X）的比例式是：$\frac{240}{156}=\frac{x}{15.6g}$  
$\frac{342}{y}=\frac{156}{15.6g}=\frac{426}{z}$   解得：y=34.2g     z=42.6g；
（4）設(shè)氧化鋁的質(zhì)量為m
Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O
102                      342
m                        34.2g
$\frac{102}{342}=\frac{m}{34.2g}$    解得：m=10.2g
樣品中氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{10.2g}{15g}×100%$=68%
（5）溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{42.6g}{10.2g+250g+200g+55.4g-15.6g}×100%$=8.52%
（6）設(shè)生產(chǎn)的鋁的質(zhì)量為n
2Al₂O₃$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$4Al+3O₂↑
204           108
120t×68%    n
$\frac{204}{108}=\frac{120t×68%}{n}$  解得：n=43.2t
若再生成過程中鋁的損失為10%，則可以生產(chǎn)含雜質(zhì)4%的鋁的質(zhì)量為：43.2t×（1-10%）÷（1-4%）=40.5t．
故答為：（1）Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；（2）Al₂（SO₄）₃；（3）$\frac{240}{156}=\frac{x}{15.6g}$；（4）68%；（5）8.52%；（6）40.5t．

點評 本題通過測定鋁土礦石中氧化鋁的含量的實驗過程考查了化學(xué)方程式的書寫、根據(jù)化學(xué)方程式的計算和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算等知識．都是教材中的重要知識點，應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)．