Question

鋁是重要的金屬材料，鋁土礦(主要成分是Al₂O₃和少量的SiO₂、Fe₂O₃雜質)是工業(yè)上制取鋁的原料。實驗室模擬工業(yè)上以鋁土礦為原料制取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中通入足量CO₂氣體發(fā)生反應的離子方程式為                                                           。
(2)由Ⅴ制取銨明礬溶液的化學方程式為                                          ，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。
(3)以1 000 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(jié)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

(1)SiO₂　AlO₂^－＋CO₂＋2H₂O=HCO₃^－＋Al(OH)₃↓
(2)Al₂O₃＋4H₂SO₄＋2NH₃=2NH₄Al(SO₄)₂＋3H₂O　蒸發(fā)濃縮
(3)575.4
(4)3∶10

(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。
(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。
(3)m(Al₂O₃)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H₂SO₄)＝kg＝1 037.6 kg，需消耗質量分數98%的硫酸(密度1.84 g·cm^－3)為＝575.4×10³ mL＝575.4 L。
(4)設制得的Al₂(SO₄)₃和NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O的物質的量都是1 mol，則
Al^3＋共3 mol，SO₄^2－共5 mol，根據鋁原子和SO₄^2－守恒原理可得，加入Al₂O₃和H₂SO₄的物質的量之比為∶5＝3∶10。