作业帮准确称取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
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/27 17:46:49
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
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
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的关系如下图所示.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. (要过程)
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
分析：
由图可知,加入100mL氢氧化钠溶液时,沉淀量最大,NaOH溶液的体积超过100mL时,
过量的氢氧化钠与氢氧化铝反应：Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O,
离子方程式为：Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O,消耗氢氧化钠溶液体积10ml,
反应为Al（OH）3+OH-=AlO2-+H2O,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+=H2O,Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓,Al3++3OH-=Al（OH）3↓；
依据定量关系分析计算；
（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～H2SO4,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-=AlO2-+2H2O,消耗氢氧化钠溶液体积10mol,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+=H2O,Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓,Al3++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,Fe3+物质的量为0.2mol,Fe2O3的物质的量为0.1mol,矿石样品中Fe2O3的质量=0.1mol×160g/mol=16g；
答：若a=10,矿石样品中Fe2O3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Al2O3、Fe2O3,依据（2）计算可知,Al2O3物质的量为0.05mol,质量=0.05mol×102g/mol=5.1g,则Fe2O3的质量=22.7g-5.1g=17.6g,Fe2O3的物质的量=17.6g/160g/mol=0.11mol,Fe3+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；
【若计算错误请见谅】