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(2013秋?太和县校级期末)准确称取22.7g某矿石样品(含Al2O3、Fe2O3和不溶于水和酸的杂质),放入盛有100mL某浓度的硫酸的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液,产生的沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如图所示.请回答:(1)硫酸的物质的量浓度是多少?(2)若a=10,矿石样品中Fe2O3的质量是多少?(3)试计算a的取值范围.试题及答案-解答题-云返教育
试题详情
(2013秋?太和县校级期末)准确称取22.7g某矿石样品(含Al
2
O
3
、Fe
2
O
3
和不溶于水和酸的杂质),放入盛有100mL某浓度的硫酸的烧杯中,充分反应后过滤,向滤液中加入10mol/L的NaOH溶液,产生的沉淀的质量m与加入NaOH溶液的体积V的关系如图所示.请回答:
(1)硫酸的物质的量浓度是多少?
(2)若a=10,矿石样品中Fe
2
O
3
的质量是多少?
(3)试计算a的取值范围.
试题解答
见解析
【解答】解:(1)依据图象分析可知,当生成最大量沉淀时,依据硫酸根离子,钠离子守恒,最后生成硫酸钠,2NaOH~H
2
SO
4
,氢氧化钠物质的量=0.1L×10mol/L=1mol/L,反应的硫酸物质的量为0.5mol,硫酸物质的量浓度=
0.5mol
0.1L
=5mol/L;
答:硫酸溶液的浓度为5mol/L;
(2)Al(OH)
3
+OH
-
=AlO
2
-
+2H
2
O,消耗氢氧化钠溶液体积10ml,铝离子物质的量=0.010L×10mol/L=0.1mol,生成氢氧化铝沉淀消耗氢氧化钠物质的量为0.3mol;图象分析可知,溶解矿石加入的硫酸过量,开始先发生反应OH
-
+H
+
=H
2
O,Fe
3+
+3OH
-
=Fe(OH)
3
↓,Al
3+
+3OH
-
=Al(OH)
3
↓;当a=10ml,氢离子消耗氢氧化钠物质的量=0.01L×10mol/L=0.1mol,计算得到沉淀铁离子消耗的氢氧化钠物质的量=0.1L×10mol/L-0.1mol-0.3mol=0.6mol,Fe
3+
物质的量为0.2mol,Fe
2
O
3
的物质的量为0.1mol,矿石样品中Fe
2
O
3
的质量=0.1mol×160g/mol=16g;
答:若a=10,矿石样品中Fe
2
O
3
的质量是16g;
(3)铝离子物质的量为0.1mol,依据极值法计算得到a的最大值为:只有铝离子时沉淀需要氢氧化钠物质的量为0.3mol,需要氢氧化钠溶液体积为30ml,则a=100ml-30ml,但样品中含有氧化铁,a一定小于70ml;假设22.7g某矿石样品中只有含Al
2
O
3
、Fe
2
O
3
,依据(2)计算可知,Al
2
O
3
物质的量为0.05mol,质量=0.05mol×102g/mol=5.1g,则Fe
2
O
3
的质量=22.7g-5.1g=17.6g,Fe
2
O
3
的物质的量=
17.6g
160g/mol
=0.11mol,Fe
3+
物质的量为0.22mol,消耗氢氧化钠0.66mol,反应形成最大量沉淀消耗氢氧化钠物质的量为0.66mol+0.3mol=0.96mol,需要氢氧化钠溶液的体积=
0.96mol
10mol/L
=0.096L;所以a最小为100ml-96ml=4ml;则a的取值为:4ml<a<70ml;
答:a的取值范围为4ml<a<70ml;
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高二
化学
铁的氧化物和氢氧化物
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