Question

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铵明矾晶体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____，固体b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______________．

（3）由I→II→III→IV都要用到的分离方法是______，由铵明矾溶液中制铵明矾晶体的操作是______________．

（4）如果先向铝土矿加入过量氢氧化钠，再加入过量盐酸，此时首先出现的固体a是__．

（5）向10gFe₂O₃、SiO₂和Al₂O₃的混合物中，加入100ml稀硫酸，过滤后，向滤液中加入10mol/L NaOH溶液，产生沉淀的质量和加入NaOH溶液体积的关系曲线如图所示．则混合物中三氧化二铝的质量分数为______．

Answer

SiO2 Fe（OH）3 AlO2﹣+CO2+2H2O═HCO3﹣+Al（OH）3↓ Al2O3+4H2SO4+2NH3═2NH4Al（SO4）2+3H2O 过滤 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤 Fe2O3 51%

【解析】（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，固体b化学式为： Fe(OH)3 ；Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3 沉淀，故答案为：SiO2； AlO2－+CO2+2H2O═HCO3－+Al(OH)3 ↓；（2）由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为Al2O3+4H2SO4+2NH3═2NH4Al（SO4）2+3H2O ；（3）由I→II→III→IV都要用到的分离方法是过滤，由铵明矾溶液中制铵明矾晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；（4）如果先向铝土矿加入过量氢氧化钠，Fe2O3与过量氢氧化钠不反应，此时首先出现的固体a是Fe2O3; （5）加入盐酸体积100mL～110mL时，发生的反应是Al(OH)3＋OH―=AlO2―＋2H2O，可知n(Al(OH)3 )=n(NaOH)=0.01L×10mol/L=0.1mol，则n（Al2O3）=0.05mol，m（Al2O3）=0.05mol×102g/mol=5.1g，则混合物中三氧化二铝的质量分数为。

点睛：本题主要考查的是无机非金属材料的流程与应用，属于中等题，考查的是学生综合分析问题的能力，解题要点：氧化铝属于两性氧化物，能和强碱NaOH反应生成偏铝酸钠和水，二氧化硅属于酸性氧化物，能和强碱NaOH反应生成硅酸钠和水；（5）计算是难点，加入盐酸体积100mL～110mL时，发生的反应是Al(OH)3＋OH―=AlO2―＋2H2O，可知n(Al(OH)3 )。