Question

【題目】煤燃燒后的煤灰粉末（主要含氧化鋁、二氧化硅等物質）可制備堿式硫酸鋁[Al2（OH）6-2X（SO4）X］溶液，并進行煙氣脫硫的探究，其實驗流程如下圖所示：

資料：二氧化硅難溶于水和酸，也不與其發生反應。H2SO3受熱易分解，其酸性弱于H2SO4；H2SO4受熱不易分解。

（I）Al2（OH）6-2X（SO4）X中鋁元素的化合價為________。

（2）“溶解”時，先將煤灰粉末倒入燒杯中，接下來的具體操作是：___________，主要的反應方程式為_____________。

（3）操作a、b的名稱為________，沉淀物Ⅰ的主要成分為_______________（填化學式）。

（4）不斷加入CaCO3粉末使溶液的pH升高到3.6，其作用是____________________并使Al2（SO4）3轉化為Al2（OH）6-2X（SO4）X。

（5）流程中，“熱分解＂時溶液中的部分H2SO3會被氧化為H2SO4，則完全“熱分解”放出的SO2量總是__（填“大于”、“小于＂或“等于”吸收的SO2量，“熱分解＂后循環利用的溶液pH_______（填“大于”、“小于＂或“等于＂）吸收SO2之前的溶液

Answer 1

【答案】+3 加水，再沿著玻璃棒慢慢加入濃硫酸 Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O 過濾 SiO2 中和溶液中的酸 小于 小于

【解析】

粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）和稀硫酸混合，發生反應Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，SiO2和稀硫酸不反應，過濾溶液得沉淀物Ⅰ為SiO2，濾液中含有Al2（SO4）3，調節pH=3.6，加入CaCO3粉末，發生反應CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4為微溶物，所以沉淀物Ⅱ的成分主要為CaSO4，過濾得濾液Ⅱ，二氧化硫和水反應生成的SO32-易被氧化生成SO42-，弱酸根離子轉化為強酸根離子，據此解答；

（1）根據化合價的代數和為零，設鋁元素的化合價為n，氫氧根離子的化合價為-1價，硫酸根離子化合價為-2價，則2n+(6-2X) ×(-1)+X×(-2)=0，解得n=+3，故鋁元素的化合價為+3價；故填：+3；

（2）“溶解”時，先將煤灰粉末倒入燒杯中，接下來的具體操作是：加水，再沿著玻璃棒慢慢加入濃硫酸，發生反應為：Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O；

故填：加水，再沿著玻璃棒慢慢加入濃硫酸；Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O；

（3）操作a、b是將液體和固體分離，這個操作叫做過濾；SiO2和稀硫酸不反應，過濾溶液得沉淀物Ⅰ為SiO2；

故填：過濾；SiO2；

（4）加CaCO3調節溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3轉化為易溶于水的Al2（SO4）x（OH）6-2x；故填：中和溶液中的酸；

（5）二氧化硫被吸收后生成SO32-，SO32-不穩定，易被氧化生成SO42-，所以流程中經完全熱分解放出的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，促進生成Al2（SO4）x（OH）6-2x，則溶液的酸性增強，溶液的pH減小；

故填：小于；小于。