Question

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某铝土矿的主要成分为Al2O3xH2O,还含有Fe2O3和SiO2杂质.称取17.50g铝土矿样品,加入200mL1.65mol/L稀H2SO4,恰好完全反应,过滤得到滤渣0.30g,然后在滤液中加入足量NaOH溶液,得到沉淀2.14g.
(1) 该样品中,Fe2O3的物质的量为 .
(2) 试计算样品中Al2O3的质量.
(3)计算 Al2O3.xH2O 的x值

Answer 1

Al2O3xH2O、Fe2O3和SiO2中只有SiO2不与H2SO4反应，所以滤渣0.30g即是SiO2.
滤液中含Al3+和Fe3+（硫酸铝和硫酸铁），在滤液中加入足量NaOH溶液，Al3+变为AlO2-，Fe3+变为Fe(OH)3沉淀，所以沉淀2.14g是Fe(OH)3沉淀。
(1) 该样品中,Fe2O3的物质的量：n(Fe2O3)=1/2n(Fe(OH)3)=1/2*2.14/107=0.01mol.
(2) 样品中Al2O3的质量
Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
根据反应式可知n(Al2O3)+n(Fe2O3)=1/3n(H2SO4)=1/3*1.65*200/1000=0.11mol
所以n(Al2O3)=0.11-n(Fe2O3)=0.11-0.01=0.1mol
m(Al2O3)=0.1*102=10.20g。
(3)计算 Al2O3.xH2O 的x值
m(xH2O)=m(样品)-m(Al2O3)-m(Fe2O3)-m(SiO2) =17.50-10.20-160*0.01-0.30=5.4g
因为n(Al2O3.xH2O )=n(Al2O3)=0.1mol，所以m(xH2O )=18x*n(Al2O3.xH2O )=18x*0.1=1.8x=5.4，得x=3

Answer 2

Al2O3xH2O、Fe2O3和SiO2中只有SiO2(酸性氧化物）不与H2SO4反应，所以滤渣0.30g即是SiO2.
滤液中含Al3+和Fe3+（硫酸铝和硫酸铁），在滤液中加入足量NaOH溶液，Al3+变为AlO2-，3Al3++4OH-=4AlO2-+2H2O Fe3+变为Fe(OH)3沉淀，所以沉淀2.14g是Fe(OH)3沉淀。
(1) 该样品中,Fe2O3的物质的量：n(Fe2O3)=1/2n(Fe(OH)3)=1/2*2.14/107=0.01mol.
(2) 样品中Al2O3的质量
Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
根据反应式可知n(Al2O3)+n(Fe2O3)=1/3n(H2SO4)=1/3*1.65*200/1000=0.11mol
所以n(Al2O3)=0.11-n(Fe2O3)=0.11-0.01=0.1mol
m(Al2O3)=0.1*102=10.20g。
(3)计算 Al2O3.xH2O 的x值
m(xH2O)=m(样品)-m(Al2O3)-m(Fe2O3)-m(SiO2) =17.50-10.20-160*0.01-0.30=5.4g
因为
n(Al2O3.xH2O )=n(Al2O3)=0.1mol，所以m(xH2O )=18x*n(Al2O3.xH2O )=18x*0.1=1.8x=5.4，得x=3