Question

（16分）某煤渣主要含有Al2O3、SiO2，可制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)3·2Al(OH)3]溶液，用于烟气脱硫，减少SO2的排放，其制备流程：

已知：25℃，Ksp（CaCO3）＝2.8×10－9 ， Ksp（CaSO4）＝9.1×10－6。

（1）操作①的名称 。

（2）酸浸时反应的离子方程式为 ；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可采取的措施____________________，___________________（写2条）。

（3）固体2的化学式是 ，试分析固体2生成的主要原因（用离子方程式结合文字简要说明） 。

（4）碱式硫酸铝溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，再向该溶液通入足量空气，生成一种硫酸盐，用于制备碱式硫酸铝溶液的循环使用，试写出有关反应的化学方程式： ， 。

Answer 1

（1）过滤（2分）

（2）Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O （2分）

把煤渣粉碎，搅拌（使粉煤灰与硫酸溶液充分接触），适当延长酸浸的时间，增大硫酸浓度，升高温度（任答2条，每条1分，共2分，合理即给分）

（3）CaSO4（2分）

CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑（1分），增大了Ca2+浓度（1分），使c(Ca2+)·c(SO42－)> Ksp（CaSO4）（1分），导致Ca2++SO42－= CaSO4↓（1分）

或：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑（1分），促进CaCO3（s）沉淀溶解平衡向溶解方向移动（1分），增大了Ca2+浓度，使c(Ca2+)·c(SO42－)> Ksp（CaSO4）（1分），促进CaSO4（s）沉淀溶解平衡向沉淀方向移动（1分）

（共4分，按要点给分，其他合理可给分）

（4）Al2(SO4)3·2Al(OH)3+3SO2＝Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 +3H2O （2分）

2Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 + 3O2 ＝ 4Al2(SO4)3 （2分）

【解析】

试题分析：煤渣主要含有Al2O3、SiO2，煤渣和稀硫酸混合，发生反应Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，SiO2和稀硫酸不反应，则操作①为过滤，过滤溶液得滤渣1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2的成分主要为CaSO4，过滤得滤液最终得产品。（1）通过以上分析知，酸浸时反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，氧化铝和稀硫酸完全反应、二氧化硅和稀硫酸不反应，故操作①为过滤；所以滤渣I的成分为SiO2，则酸浸的离子方程式为：Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O；为了提高酸浸时铝元素的浸出率，可采取的措施把煤渣粉碎，搅拌（使粉煤灰与硫酸溶液充分接触，增大接触面积），适当延长酸浸的时间（延长接触时间），增大硫酸浓度，升高温度等；（2）通过以上分析知，滤渣2的成分是CaSO4，固体2生成的主要原因：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，增大了Ca2+浓度，使c(Ca2+)·c(SO42－)> Ksp（CaSO4），导致Ca2++SO42－= CaSO4↓；（4）碱式硫酸铝溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，再向该溶液通入足量空气，生成一种硫酸盐，则为碱式硫酸铝溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，+4价S易被氧化，故通入空气则被氧化为硫酸盐，故化学方程式为：Al2(SO4)3·2Al(OH)3+3SO2＝Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 +3H2O，2Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 + 3O2 ＝ 4Al2(SO4)3。

考点：化学工艺流程。

考点分析： 考点1：离子方程式 考点2：溶解平衡 考点3：离子浓度比较 考点4：物质的制备 试题属性

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