Question

【题目】实验室用硫酸铝酸性溶液制备可溶性的碱式硫酸铝[Ala（SO4）b（OH）c]，并用它对烟气进行脱硫处理的过程如图1：

（1）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Ala（SO4）b（OH）c ． 过滤时所用的玻璃仪器有、和烧杯，滤渣的主要成分为（填化学式）．
（2）上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将（填“增大”“减小”或“不变”）．
（3）Ala（SO4）b（OH）c中a、b、c的代数关系式为 ．
（4）已知在常温下溶液中Al3+、AlO2﹣的浓度与溶液pH的关系如图2所示．为确定碱式硫酸铝的组成，进行如下实验：
①取2.18g碱式硫酸铝样品在空气中灼烧至恒重，样品质量减少了0.36g．
②另取2.18g碱式硫酸铝溶于水，调节溶液的pH到5.0～7.8．
③将②产生的沉淀过滤、洗涤、灼烧至恒重，称量剩余固体为1.02g．
请计算样品中Al3+和SO42﹣的物质的量之比（写出计算过程）．

Answer 1

【答案】
（1）漏斗,玻璃棒,CaSO4
（2）溶液中的部分SO32﹣ 被氧化成SO42﹣,减小
（3）3a=2b+c
（4）n（Al3+）：n（SO42﹣）=0.02 mol：0.01mol=2：1

【解析】解：根据流程可知，Al2（SO4）3溶液中加入CaCO3调节溶液的pH至3.6，使Al2（SO4）3转化为CaSO4沉淀，过滤得滤渣为CaSO4，滤液中含有铝离子、硫酸根离子等，吸收含有二氧化硫的烟气，在溶液中生成亚硫酸根离子，部分亚硫根离子会被空气氧化成硫酸，将溶液再加热亚硫酸盐分解生成二氧化硫，所得溶液循环利用再用来吸收烟气，
（1）过滤时所用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，通过以上分析知，滤渣的成分是CaSO4；

（2）溶液吸收二氧化硫生成SO32﹣，在溶液中SO32﹣易被氧化生成SO42﹣，所以上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量；溶液中SO32﹣属于弱酸根离子被氧气氧化为转化为SO42﹣，SO42﹣为强酸根离子，则溶液酸性增强，pH减小；
（3）根据化合物中化合价代数和为零可知abc的关系为3a=2b+c；
（4）由步骤①可知n（H2O）=0.36 g/18 gmol﹣1=0.02 mol，所以n（OH﹣）=0.02 mol×2=0.04 mol，

由③可知1.02 g为Al2O3，则n（Al2O3）=1.02 g/102 gmol﹣1=0.01 mol，所以样品中n（Al3+）=0.02 mol　根据电荷守恒可知，样品中n（SO42﹣）=（0.02 mol×3﹣0.04 mol）/2=0.01 mol，所以n（Al3+）：n（SO42﹣）=0.02 mol：0.01mol=2：1，

答：样品中Al3+和SO42﹣的物质的量之比为2：1．
故答案为：（1）漏斗、玻璃棒；CaSO4；（2）溶液中的部分SO32﹣ 被氧化成SO42﹣；减小；（3）3a=2b+c；（4）2:1
（1）过滤主要用于固液混合物的分离，所需仪器为铁架台、玻璃棒、烧杯、漏斗；
（2）SO2易溶于水形成H2SO3，而H2SO3易被空气中的氧气氧化成H2SO4；
（3）根据化合物中化合价代数和为0确定三者之间的关系；
（4）①样品减少的质量为H2O的质量；
②产生的沉淀为Al(OH)3；
③灼烧至恒重后，所得的固体为Al2O3。
明确各个数值所代表的物质，再结合相关元素守恒进行计算即可。