Question

電解鋁廠的實驗室為測定鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，雜質(zhì)是Fe₂O₃、SiO₂）樣品中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，操作如下：
Ⅰ．將鋁土礦樣品粉碎后加入足量稀H₂SO₄溶液，充分反應后過濾，得濾液a
Ⅱ．向濾液a中加入足量NaOH溶液，充分反應后過濾，得濾液b
Ⅲ．向濾液b中通入足量CO₂，充分反應后過濾、洗滌，得Al（OH）₃沉淀
Ⅳ．…
（1）濾液a中陽離子有

 

（寫離子符號）．
（2）操作Ⅱ中反應的離子方程式是

 

．
（3）操作Ⅳ是

 

．
（4）要測定鋁土礦樣品中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，所需數(shù)據(jù)是

 

（質(zhì)量數(shù)據(jù)用x、y…表示，單位是g）；鋁土礦樣品中Al₂O₃質(zhì)量分數(shù)表達式是

 

（用含x、y…的式子表示）．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）氧化鋁、氧化鐵與稀硫酸反應生成硫酸鋁、硫酸鐵，二氧化硅不反應，據(jù)此判斷濾液a中陽離子組成；
（2）加入足量氫氧化鈉溶液，發(fā)生反應有：氫離子與氫氧根離子反應生成水、鐵離子與氫氧根生成氫氧化鐵沉淀、鋁離子與氫氧根離子反應生成偏鋁酸根離子；
（3）需要得到干燥的氫氧化鋁的質(zhì)量，所以需要干燥氫氧化鋁，然后稱量氫氧化鋁沉淀的質(zhì)量；
（4）要測定氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)，需要知道樣品總質(zhì)量、氫氧化鋁的質(zhì)量，利用質(zhì)量守恒寫出鋁土礦樣品中Al₂O₃質(zhì)量分數(shù)表達式．

解答： 解：（1）將鋁土礦樣品粉碎后加入足量稀H₂SO₄溶液，Al₂O₃和Fe₂O₃與稀硫酸反應，SiO₂不與稀硫酸反應，所以過濾后得到濾液a中含有陽離子為：H⁺、Al³⁺、Fe³⁺，
故答案為：H⁺、Al³⁺、Fe³⁺；                            
（2）濾液a中含有陽離子為：H⁺、Al³⁺、Fe³⁺，向濾液a中加入足量NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式有：H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；
（3）本實驗中需要通過氫氧化鋁的質(zhì)量、氧化鋁樣品的質(zhì)量測定樣品中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)，所以步驟Ⅳ需要干燥Al（OH）₃沉淀并稱量其質(zhì)量，
故答案為：干燥Al（OH）₃沉淀、稱量；              
（4）要測定鋁土礦樣品中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)，需要通過氫氧化鋁沉淀的質(zhì)量計算出氧化鋁的質(zhì)量，還應該知道樣品的質(zhì)量，設鋁土礦樣品的質(zhì)量為xg、氫氧化鋁的質(zhì)量為y，根據(jù)質(zhì)量守恒可知樣品中氧化鋁的質(zhì)量為：

yg

78g/mol

×

1

2

×102g/mol=

102y

156

g，
則該鋁土礦樣品中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)為：

102y 156 g

xg

×100%=

102y

156x

×100%，
故答案為：鋁土礦樣品質(zhì)量xg、Al（OH）₃質(zhì)量y g；

102y

156x

×100%．

點評：本題考查了測量鋁土礦中氧化鋁的質(zhì)量分數(shù)的方法，題目難度中等，明確發(fā)生反應原理及測量方法為解答關鍵，注意掌握化學實驗基本操作方法及計算樣品含量的方法，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力．