问题详情:
铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取制取Al2(SO4)3和铵明*晶体[NH4Al(SO4)2`12H2O]的工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)固体a的化学式为 _________,Ⅲ中反应的离子方程式为___________________________ 。
(2)Ⅴ中反应的化学方程式为 __________________________。从铵明*溶液中获得铵明*晶体的实验*作依次为(填*作名称)___________、冷却结晶、过滤洗涤干燥等。
(3)以1000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3,需消耗质量分数98%的硫*(密度1.84 g·cm-1)___________ L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明*和硫*铝,通过控制硫*的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明*和硫*铝的物质的量之比为1∶1,则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为_____________。
【回答】
【*】 (1). SiO2 (2). [A1(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-或A1O2-+CO2+2H2O=HCO3-+ Al(OH)3↓ (3). A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4Al(SO4)2+3H2O (4). 蒸发浓缩 (5). 575.4 (6). 3∶10
【解析】
【分析】
(1)SiO2不溶于盐*。Ⅲ中NaAlO2溶液通入CO2生成Al(OH)3沉淀;
(2)Al2O3与稀硫*、氨气反应生成铵明*溶液。获得带结晶水的晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;
(3)由V(H2SO4)=以及 c(H2SO4)=可解;
(4)根据Al3+和SO42-守恒原理可得。
【详解】(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐*,SiO2不溶于盐*,所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液,在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀,反应的离子方程式为A1O2-+CO2+2H2O=HCO3-+ Al(OH)3↓;
(2)Al(OH)3分解生成Al2O3,Al2O3与稀硫*、氨气反应生成铵明*溶液,反应的化学方程式为A12O3+4H2SO4+2NH3=2NH4Al(SO4)2+3H2O。从铵明*溶液中获得铵明*晶体的实验*作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤;
(3)m(Al2O3)=1 000 kg×36%=360 kg,n(Al2O3)=,依据:Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O,n(H2SO4)=,c(H2SO4)===18.4mol/L,需消耗质量分数98%的硫*V(H2SO4)=575.4L;
(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2`12H2O的物质的量都是1 mol,则Al3+共3 mol,SO42-共5 mol,根据Al3+和SO42-守恒原理可得,加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为:=3∶10。
【点睛】注意公式c=的运用。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题