Question

工业上以高岭土和硫酸、氨气为原料制取铵明矾[NH4Al（SO4）2?12H2O]和硫酸铝，反应原理如下（忽略高岭土

工业上以高岭土和硫酸、氨气为原料制取铵明矾[NH4Al（SO4）2?12H2O]和硫酸铝，反应原理如下（忽略高岭土其他成分与硫酸的反应）：Al2O3+3H2SO4→Al2（SO4）3+3H2O…①Al2（SO4）3+H2SO4+2NH3→2NH4Al（SO4）2 …②（1）制取1000g铵明矾，需消耗氨气______L（标准状况）；（2）以1000Kg含氧化铝36%的高岭土为原料制取硫酸铝，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84g/cm3）______L；（3）某工厂欲同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量．①若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1：1，计算投料时氧化铝和硫酸的物质的量之比．②以含a mol氧化铝的高岭土为原料，设制得的产物中硫酸铝的物质的量分数为x，试导出消耗硫酸的物质的量y与a、x的函数关系．

Answer 1

（1）n（NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O）=

1000g

449g/mol

=2.23mol，
Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃═2NH₄Al（SO₄）₂
                 44.8L  2mol
                 V      2.23mol
V=

44.8L×2.23mol

2mol

=49.95L，故答案为：49.95L；
（2）m（Al₂O₃）=1000Kg×36%=360Kg，
Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂（SO₄）₃+3H₂O
102g  294g
360Kg m（H₂SO₄）
m（H₂SO₄）=

360Kg×294g

102g

=1037.6Kg，
需消耗质量分数98%的硫酸为：
V=

1037.6Kg 98%

1.84Kg/L

=575.4L，
故答案为：575.4L；
（3）①设制备的[NH₄Al（SO₄）₂?12H₂O和Al₂（SO₄）₃的物质的量的物质的量各为1mol，从质量守恒的角度分析，则
n（Al）=1mol+2mol=3mol，n（SO₄^2-）=2mol+3mol=5mol，
所以：n（Al₂O₃）=1.5mol，
n（H₂SO₄）=5mol，
n（Al₂O₃）：n（H₂SO₄）=1.5mol：5mol=3：10，
答：投料时氧化铝和硫酸的物质的量之比为3：10；
②设产物中含有mmolNH₄Al（SO₄）₂?12H₂O，nmolAl₂（SO₄）₃，
则：

m+2n＝2a n m+n ＝x y＝2m+3n

解之得：

m＝ 2a(1?x) x+1 n＝ 2ax x+1

y=2m+3n=

2a(x+2)

x+1

，
答：消耗硫酸的物质的量y与a、x的函数关系为y=

2a(x+2)

x+1

．