Question

1．烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放．实验室用粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等）制备碱式硫酸铝溶液，并用于烟气脱硫．

（1）不能 （“能”或“不能”）用NaOH溶液代替H₂SO₄溶液．
（2）酸浸时反应的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O．
（3）加CaCO₃调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸并使并使Al₂（SO₄）₃转化为Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x．Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x易（填“易”或“难”）于水．
（4）已知粉煤灰中Al₂O₃的质量分数为40.8%，制得的碱式硫酸铝Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x中x=1.5．某实验小组取80.0g粉煤灰进行上述实验，假设在整个过程中铝的损耗率为10%，则可制得碱式硫酸铝的质量为71.72g．

Answer 1

分析 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，过滤溶液得滤渣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，所以滤渣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SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，弱酸根离子转化为强酸根离子，据此解答；
（1）氢氧化钠溶液既能和Al₂O₃反应，也能和SiO₂反应；
（2）酸浸是利用硫酸溶解烟煤灰里的氧化铝，生成硫酸铝，反应的化学方程式为Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，再改写为离子方程式；
（3）反应后的混合溶液显酸性，加入碳酸钙可中和酸，调节溶液的pH，促进Al₂（SO₄）₃的水解，生成可溶的Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x；
（4）先根据混合物的质量分数计算出氧化铝的质量，再求出物质的量，根据铝原子守恒并结合利用率可计算出理论碱式硫酸铝的质量．

解答 解：（1）酸浸的目的是将粉煤灰中的氧化铝转化为可溶性铝盐，实现与其它成分的分离，如选用氢氧化钠溶液，则还能溶解二氧化硅，故不能用氢氧化钠溶液代替硫酸溶液，故答案为：不能；
（2）用硫酸溶解氧化铝的离子反应方程式为Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（3）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，故答案为：中和溶液中的酸并使并使Al₂（SO₄）₃转化为Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x；易；
（4）80.0g粉煤灰中Al₂O₃的质量分数为40.8%，则氧化铝的质量为80.0g×40.8%=32.64g，其物质的量为$\frac{32.64g}{102g/mol}$=0.32mol，Al³⁺的物质的量为0.32mol×2=0.64mol，碱式硫酸铝Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x中x=1.5时的相对式量为27×2+96×1.5+17×3=249，根据铝原子守恒，理论得到的碱式硫酸铝的物质的量是0.64mol×（1-10%）÷2=0.288mol，质量为0.288mol×249g/mol=71.72g，故答案为：71.72．

点评 本题考查了物质的制备原理，明确物质的性质是解本题关键，会从整体上分析每一步发生的反应及基本操作，知道加入物质的用途，题目难度中等．