Question

鋁是現(xiàn)今人類生產(chǎn)生活中使用廣泛性僅次于鐵的重要金屬。工業(yè)上常以“釩土礦”為原料來冶煉金屬鋁。已知：釩土的主要成分是Al₂O₃(其中含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì))。為了檢測(cè)某“釩土礦”樣中Al₂O₃的含量，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)過程：

①取礦樣10.0 g加入過量稀鹽酸溶解(假定其他未知成分的雜質(zhì)都不溶于鹽酸，也不和鹽酸反應(yīng))，過濾棄去不溶殘?jiān)��?/p>

②將濾液稀釋并在250 mL容量瓶中定容后，取25.0 mL逐滴滴加2.0 mol·L^－1的NaOH溶液，得到如圖所示的變化關(guān)系。請(qǐng)根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)回答下列問題：

(1)寫出滴加NaOH溶液24～30 mL時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______________________________。

(2)最后所得不溶于NaOH溶液的沉淀的化學(xué)式為________，其物質(zhì)的量為______________。

(3)該“釩土礦”樣中Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

(4)工業(yè)上制取金屬鋁的化學(xué)反應(yīng)原理可表示為

2Al₂O₃(熔融)4Al＋3O₂↑

用10.0 t “釩土礦”樣提純所得的Al₂O₃(提純過程的損耗忽略不計(jì))進(jìn)行電解，理論上最多可制得金屬鋁________ t，假定Al₂O₃在熔融狀態(tài)完全電離為Al^3＋和O^2－，則電解過程的陽(yáng)極反應(yīng)式為_____________________ ___________________________________________________。

Answer 1

解析　(1)滴加NaOH溶液24～30 mL段Al(OH)₃逐漸溶解，離子方程式為Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O。(2)①中加入過量鹽酸過濾后得到的濾液中含有AlCl₃、FeCl₃和HCl，不溶殘?jiān)鼮镾iO₂，②中滴加NaOH溶液至過量得到的沉淀為Fe(OH)₃，溶液中含有NaOH、NaAlO₂和NaCl。根據(jù)24～30 mL段，n(Al^3＋)＝n[Al(OH)₃]＝2.0 mol·L^－1×(30－24)×10^{－3 L}＝0.012 mol，根據(jù)Fe^3＋＋3OH^－===Fe(OH)₃↓、Al^3＋＋3OH^－===Al(OH)₃↓，則3n(Al^3＋)＋3n(Fe^3＋)＝(24－3)×10^{－3 L×2.0 mol·L－1}＝0.042 mol，故n(Fe^3＋)＝(0.042 mol－0.012 mol×3)×＝0.002 mol，故Fe(OH)₃＝0.002 mol。

(3)10.0 g礦樣中n(Al₂O₃)＝0.012 mol××10＝0.06 mol，故Al₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

×100%＝61.2%。

(4)根據(jù)Al₂O₃～2Al，用10.0 t “釩土礦”樣提純并電解，制得金屬鋁的質(zhì)量為10.0 t×61.2%×＝3.24 t。電解熔融Al₂O₃時(shí)陽(yáng)極為O^2－放電，電極反應(yīng)式為2O^2－－4e^－===O₂↑。

答案　(1)Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O

(2)Fe(OH)₃　2.00×10^－3 mol

(3)61.2%　(4)3.24　2O^2－－4e^－===O₂↑