Question

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[Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃]溶液，并用于烟气脱硫研究．

（1）酸浸时反应的化学方程式为

 

；滤渣I的主要成分为

 

（填化学式）．
（2）滤渣Ⅱ的主要成分为

 

（填化学式）；制备碱式硫酸铝[Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃]溶液的化学方程式为

 

．
（3）吸收烟气中SO₂的化学方程式为Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃+3SO₂=Al（SO₄）₃?Al₂（SO₃）₃．通入空气氧化，发生反应的化学方程式为

 

；氧化后循环利用的溶液的pH将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：粉煤灰和稀硫酸混合，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，再结合题目分析解答．

解答： 解：粉煤灰和稀硫酸混合，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-，
（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，所以滤渣I的成分为SiO₂，
故答案为：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；SiO₂；
（2）通过以上分析知，滤渣Ⅱ的成分是CaSO₄，若溶液的pH偏高，溶液中的Al ³⁺和OH^-离子反应生成Al（OH）₃，所以将会导致溶液中铝元素的含量降低，反应方程式为：3CaCO₃+2Al₂（SO₄）₃+6H₂O═Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃+3CaSO₄?2H₂O+3CO₂↑；
故答案为：CaSO₄；3CaCO₃+2Al₂（SO₄）₃+6H₂O═Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃+3CaSO₄?2H₂O+3CO₂↑；
（3）吸收烟气中SO₂的化学方程式为：Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃+3SO₂=Al（SO₄）₃?Al₂（SO₃）₃，通入空气氧化发生反应的化学方程式为：Al（SO₄）₃?Al₂（SO₃）₃+3O2=4Al₂（SO₄）₃，氧化后循环利用的溶液的pH将减小；
故答案为：Al（SO₄）₃?Al₂（SO₃）₃+3O₂=4Al₂（SO₄）₃，减小．

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．