(1)当加入NaOH溶液的体积为35ml时,n(NaOH)=0.035L×10mol/L=0.35mol,
此时沉淀的质量达到最大值,则此时溶液的溶质只有Na
2SO
4,
根据Na元素守恒有n(Na
2SO
4)=
n(NaOH)=
×0.35mol=0.175mol,
根据硫酸根守恒,则有:n(H
2SO
4)=0.175mol,
所以原硫酸溶液中c(H
2SO
4)=
=1.75mol/L,
答:稀硫酸溶液的物质的量浓度为1.75mol/L;
(2)从35mL~45mL加入的10mL氢氧化钠完全溶解氢氧化铝,该阶段消耗的n(NaOH)=0.01L×10mol/L=0.1mol,根据方程式Al(OH)
3+NaOH=NaAlO
2+2H
2O可知,n[Al(OH)
3]=0.1mol,故溶液中n(Al
3+)=0.1mol,故m(Al
2O
3)=0.1mol×
×102g/mol=5.1g,故氧化铝的质量分数为
×100%=85%;铝离子完全沉淀消失氢氧化钠为0.1mol×3=0.3mol,铁离子、铝离子完全消耗的氢氧化钠溶液的体积为35mL-2.3mL=32.7mL,故该阶段消耗n(NaOH)=0.0327L×10mol/L=0.327mol,故铁离子完全沉淀消耗的氢氧化钠为0.327mol-0.3mol=0.027mol,故n(Fe
3+)=
=0.009mol,故m(Fe
2O
3)=0.009mol×
×160g/mol=0.72g,故Fe
2O
3的质量分数为
×100%=12%;则SiO
2的质量分数为100%-85%-12%=2%,
答:铝土矿中氧化铝的质量分数为85%;铝土矿中Fe
2O
3的质量分数为12%;SiO
2的质量分数为100%-85%-12%=2%;
(3)铝离子物质的量为0.1mol,依据极值法计算b的范围: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=35ml-30ml=5ml,但样品中含有氧化铁,b一定小于5ml;所以b值越大,氧化铁含量越少;假设6g某矿石样品中只有含Al
2O
3、Fe
2O
3,依据(2)计算可知m(Al
2O
3)=5.1g,则m(Fe
2O
3)=6g-5.1g=0.9g,n(Fe
2O
3)=
=0.005625mol,n(Fe
3+)=0.005625mol×2=0.01125mol,消耗氢氧根离子0.03375mol;反应形成最大量沉淀消耗氢氧化钠物质的量为0.03375mol+0.3mol=0.33375mol,需要氢氧化钠溶液的体积为
=0.033375L=33.375L,所以b最小为35ml-33.375ml=1.625ml;则b的取值为:1.625<b<5,
故答案:1.625<a<5;Fe
2O
3.