Question

【题目】铝是重要的金属材料，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Al2（SO4）3和铵明矾晶体[NH4Al（SO4）212H2O]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中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为 ．
（2）由Ⅴ 制取铵明矾溶液的化学方程式为 ． 从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为（填操作名称）、冷却结晶、过滤洗涤．
（3）以1000kg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%的硫酸（密度1.84gcm﹣1）L（计算结果请保留一位小数）．
（4）若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．若欲使制得的铵明矾和硫酸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 ．

Answer 1

【答案】
（1）SiO2；AlO2﹣+CO2+2H2O═HCO3﹣+Al（OH）3↓
（2）Al2O3+4H2SO4+2NH3═2NH4Al（SO4）2+3H2O；蒸发浓缩
（3）575.4
（4）3：10
【解析】解：（1）铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，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，所以答案是：SiO2； AlO2﹣+CO2+2H2O═HCO3﹣+Al（OH）3↓；（2）Al（OH）3分解生成Al2O3 ， Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，所以答案是：Al2O3+4H2SO4+2NH3═2NH4Al（SO4）2+3H2O；蒸发浓缩；（3）m（Al2O3）=1 000 kg×36%=360 kg， 依据：

Al2O3+	3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O
102	294
360kg	m（H2SO4）

故m（H2SO4）= =1037.6 kg，需消耗质量分数98%的硫酸（密度1.84 gcm﹣3）为= =575.4 L，
所以答案是：575.4；（4）设制得的Al2（SO4）3和NH4Al（SO4）212H2O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： ：5=3：10，所以答案是：3：10．