Question

煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放，實驗室用粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等）制備堿式硫酸鋁[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，并用于煙氣脫硫研究．

（1）酸浸時反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；濾渣Ⅰ的主要成分為

 

（填化學(xué)式）．
（2）加CaCO₃調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al₂（SO₄）₃轉(zhuǎn)化為Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x．濾渣Ⅱ的主要成分為

 

（填化學(xué)式）；若溶液的pH偏高，將會導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是

 

（用離子方程式表示）．
（3）上述流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO₂量總是小于吸收的SO₂的量，其主要原因是

 

；與吸收SO₂前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

考點：真題集萃,二氧化硫的污染及治理

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：粉煤灰和稀硫酸混合，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，過濾溶液得濾渣Ⅰ為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃，調(diào)節(jié)pH=3.6，加入CaCO₃粉末，發(fā)生反應(yīng)CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，CaSO₄為微溶物，所以濾渣Ⅱ的成分主要為CaSO₄，過濾得濾液Ⅱ，二氧化硫和水反應(yīng)生成的SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，弱酸根離子轉(zhuǎn)化為強酸根離子，再結(jié)合題目分析解答．

解答： 解：粉煤灰和稀硫酸混合，發(fā)生反應(yīng)Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂和稀硫酸不反應(yīng)，過濾溶液得濾渣Ⅰ為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃，調(diào)節(jié)pH=3.6，加入CaCO₃粉末，發(fā)生反應(yīng)CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，CaSO₄為微溶物，所以濾渣Ⅱ的成分主要為CaSO₄，過濾得濾液Ⅱ，二氧化硫和水反應(yīng)生成的SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，
（1）通過以上分析知，酸浸時反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，氧化鋁和稀硫酸完全反應(yīng)、二氧化硅和稀硫酸不反應(yīng)，所以濾渣I的成分為SiO₂，
故答案為：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；SiO₂；
（2）通過以上分析知，濾渣Ⅱ的成分是CaSO₄，若溶液的pH偏高，溶液中的Al ³⁺和OH^-離子反應(yīng)生成Al（OH）₃，所以將會導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，反應(yīng)方程式為3CaCO₃+2Al³⁺+3SO₄^2-+3H₂O═2Al（OH）₃+3CaSO₄+3CO₂↑，
故答案為：CaSO₄；3CaCO₃+2Al³⁺+3SO₄^2-+3H₂O═2Al（OH）₃+3CaSO₄+3CO₂↑；
（3）二氧化硫被吸收后生成SO₃^2-，SO₃^2-不穩(wěn)定，易被氧化生成SO₄^2-，所以流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO₂量總是小于吸收的SO₂的量，加熱分解后的溶液中硫酸根離子濃度增大，促進(jìn)生成Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x，則溶液的酸性增強，溶液的pH減小，
故答案為：溶液中的部分SO₃^2-被氧化生成SO₄^2-；減小．

點評：本題考查了物質(zhì)的制備原理，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，會從整體上分析每一步發(fā)生的反應(yīng)及基本操作，知道加入物質(zhì)的用途，題目難度中等．