Question

准确称取6 g铝土矿样品(含Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂)放入盛100 mL某浓度的H₂SO₄溶液烧杯中，充分反应后过滤，向滤液中加入10 mol·L^-1的NaOH溶液，产生沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如下图所示。

求:(1)H₂SO₄溶液的物质的量浓度是多少?

(2)若A=2.3 mL，铝土矿中Al₂O₃的质量分数是多少?

Answer 1

(1)1.75  mol·L^-1  (2)85%

解析：分析图象时要紧紧抓住起点(A点)、拐点(B点、C点)，把隐含因素挖掘出来，使整个过程清晰、连续地展现在眼前。

    弄清OA、O到35、45时沉淀的组成和质量。OA段意味着H₂SO₄过量，O到35时的B点沉淀最多，有Al(OH)₃、Fe(OH)₃，C点仅剩下Fe(OH)₃。

加入10  mol·L^-1NaOH，

即把Al(OH)₃—

(1)B点时沉淀最多，溶液为Na₂SO₄溶液，据电荷守恒，n(Na⁺)=2n()。

又据元素守恒，

n(Na⁺)=n(NaOH)=10 mol·L^-1×0.035 L,

n()=n(H₂SO₄)=c(H₂SO₄)×0.1，所以c(H₂SO₄)=1.75 mol·L^-1。

(2)沉淀Al³⁺所耗OH^-的量，是使Al(OH)₃溶解所耗OH^-的3倍，即沉淀Al³⁺所耗NaOH为30 mL。n(Al₂O₃)=1/6n(NaOH)=1/6×(10 mol·L^-1×0.03 L)=0.05 mol

m(Al₂O₃)=0.05 mol×102 g·mol^-1=5.1 g

w(Al₂O₃)=(5.1 g/6 g)×100%=85%。