Question

【题目】煤燃烧后的煤灰粉末（主要含氧化铝、二氧化硅等物质）可制备碱式硫酸铝[Al2（OH）6-2X（SO4）X］溶液，并进行烟气脱硫的探究，其实验流程如下图所示：

资料：二氧化硅难溶于水和酸，也不与其发生反应。H2SO3受热易分解，其酸性弱于H2SO4；H2SO4受热不易分解。

（I）Al2（OH）6-2X（SO4）X中铝元素的化合价为________。

（2）“溶解”时，先将煤灰粉末倒入烧杯中，接下来的具体操作是：___________，主要的反应方程式为_____________。

（3）操作a、b的名称为________，沉淀物Ⅰ的主要成分为_______________（填化学式）。

（4）不断加入CaCO3粉末使溶液的pH升高到3.6，其作用是____________________并使Al2（SO4）3转化为Al2（OH）6-2X（SO4）X。

（5）流程中，“热分解＂时溶液中的部分H2SO3会被氧化为H2SO4，则完全“热分解”放出的SO2量总是__（填“大于”、“小于＂或“等于”吸收的SO2量，“热分解＂后循环利用的溶液pH_______（填“大于”、“小于＂或“等于＂）吸收SO2之前的溶液

Answer 1

【答案】+3 加水，再沿着玻璃棒慢慢加入浓硫酸 Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O 过滤 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，发生反应Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，SiO2和稀硫酸不反应，过滤溶液得沉淀物Ⅰ为SiO2，滤液中含有Al2（SO4）3，调节pH=3.6，加入CaCO3粉末，发生反应CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4为微溶物，所以沉淀物Ⅱ的成分主要为CaSO4，过滤得滤液Ⅱ，二氧化硫和水反应生成的SO32-易被氧化生成SO42-，弱酸根离子转化为强酸根离子，据此解答；

（1）根据化合价的代数和为零，设铝元素的化合价为n，氢氧根离子的化合价为-1价，硫酸根离子化合价为-2价，则2n+(6-2X) ×(-1)+X×(-2)=0，解得n=+3，故铝元素的化合价为+3价；故填：+3；

（2）“溶解”时，先将煤灰粉末倒入烧杯中，接下来的具体操作是：加水，再沿着玻璃棒慢慢加入浓硫酸，发生反应为：Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O；

故填：加水，再沿着玻璃棒慢慢加入浓硫酸；Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O；

（3）操作a、b是将液体和固体分离，这个操作叫做过滤；SiO2和稀硫酸不反应，过滤溶液得沉淀物Ⅰ为SiO2；

故填：过滤；SiO2；

（4）加CaCO3调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3转化为易溶于水的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-不稳定，易被氧化生成SO42-，所以流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2的量，加热分解后的溶液中硫酸根离子浓度增大，促进生成Al2（SO4）x（OH）6-2x，则溶液的酸性增强，溶液的pH减小；

故填：小于；小于。