题目内容
【题目】煤燃烧产生的粉煤灰（主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等）是火电厂产生的废渣，若不加处理会污染环境。为综合利用，研究人员对其进行如下处理：
（1）滤渣主要成分是________________；滤液①中的阳离子为_____________________。
（2）滤液①中还加入还原剂原因是________________；若加入的还原剂为铁粉，反应的离子方程式为_____________________________________。
（3）加入氨水是为了调节pH使铝离子沉淀，其离子方程式为_________________；反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如右图。根据实验结果，为达到好的分离效果，反应过程中控制pH的范围是__________，选择该范围的理由是_________。
（4）NH4HSO4和H2SO4按物质的量比1:1混合溶于水配制成浸取液，220℃时可将高铝粉煤灰中Al2O3转化为硫酸铝铵[NH4Al(SO4) 2]，然后分离、煅烧获得纯Al2O3。
查阅资料知硫酸铝铵：①溶解度：0℃时，S＝5.2g；100℃时，S＝421.9g 。②280℃时分解。
①依据资料可知，将硫酸铝铵与其他溶质分离的方法是_____________。
②煅烧NH4Al(SO4)2时发生4NH4Al（SO4）2
2Al2O3+5SO3↑+3SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O↑，得到混合气体（NH3、N2、SO2、SO3、H2O）。若16mol混合气体按如下装置被完全吸收制得浸取液。则右下图中，试剂X是___________（填化学式）；试剂Y是_________（填名称），其中溶质的物质的量为_____________。
【答案】 SiO2 Fe3+、Al3+、H+ 使Fe3+还原成Fe2+，以便于调节pH时只有Al(OH)3沉淀分离出来 2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe+2H+=Fe2++H2↑ 3NH3·H2O＋Al3+=Al(OH)3↓＋3NH4+ 略小于5 在该范围内铝元素沉淀率较高，而铁元素的沉淀率较低 冷却结晶 O2（O3或H2O2等也合理） 氨水 2mol
【解析】试题分析：由题意知，粉煤灰与硫酸反应后，二氧化硅不溶，过滤除去二氧化硅，滤液中含有Fe3+和Al3+等，加入还原剂肯定是把还原Fe3+为Fe2+，以防后面沉淀Al3+时一起沉淀。
（1）煤燃烧产生的粉煤灰（主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等）中不溶于硫酸的是SiO2，所以滤渣主要成分是SiO2；为了提高浸取速率和浸取率，硫酸适当过量，所以滤液①中的阳离子为Fe3+、Al3+、H+。
（2）滤液①中还加入还原剂原因是使Fe3+还原成Fe2+，以便于调节pH时只有Al(OH)3沉淀分离出来；若加入的还原剂为铁粉，铁可以与Fe3+、H+反应，反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑。
（3）加入氨水是为了调节pH使铝离子沉淀，其离子方程式为3NH3·H2O＋Al3+=Al(OH)3↓＋3NH4+；由图中信息可知，pH在4.6左右时，铝离子沉淀率较高而亚铁离子的沉淀率很低，所以为达到好的分离效果，反应过程中控制pH的范围是略小于5（或4.6左右），选择该范围的理由是在该范围内铝元素沉淀率较高，而铁元素的沉淀率较低。
（4）①依据资料可知，硫酸铝铵的溶解度随温度升高增大了很多，故将硫酸铝铵与其他溶质分离的方法是冷却结晶。
②煅烧NH4Al(SO4) 2时发生4NH4Al（SO4）2
2Al2O3+5SO3↑+3SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O↑，生成的混合气体被完全吸收制得NH4HSO4和H2SO4按物质的量比1：1组成的浸取液，则试剂X为可以把二氧化硫氧化的O2（O3或H2O2等也合理）等氧化剂、试剂Y为氨水。由上述反应方程式可知，16mol混合气体含2mol氨气、5mol SO3和3mol SO2，混合气体经氨水吸收并氧化后，得到了 NH4HSO4和H2SO4按物质的量比1：1组成的浸取液，由S原子守恒可以判断该浸取液中NH4HSO4和H2SO4的物质的量都是4mol，由于上述混合气体中已有2mol氨气被吸收，根据N原子守恒可知试剂Y为含2mol溶质的氨水。
名校课堂系列答案
【题目】某原电池的总反应为：Cu+2Fe3+═Cu2++2Fe2+（ ）
A | B | C | D | |
电极材料 | Cu、Zn | Cu、Ag | Fe、Zn | Cu、C |
插入溶液 | FeCl3 | Fe（NO3） 2 | CuSO4 | Fe2（SO4）3 |
A.A
B.B
C.C
D.D
