Question

煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放．實驗室用粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等） 制備堿式硫酸鋁[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，并用于煙氣脫硫研究．

（1）酸浸時反應的化學方程式為

 

；濾渣Ⅰ的主要成分為

 

（填化學式）．
（2）加CaCO₃調節(jié)溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al₂（SO₄）₃轉化為Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x．濾渣Ⅱ的主要成分為

 

（填化學式）；若溶液的pH偏高，將會導致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是（用離子方程式表示）

 

；
（3）上述流程中經完全熱分解放出的SO₂量總是小于吸收的SO₂量，其主要原因是

 

；與吸收SO₂前的溶液相比，熱分解后循環(huán)利用的溶液的pH將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）熱分解產生的二氧化硫可以被溴水吸收，反應的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等）和稀硫酸混合，發(fā)生反應Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂和稀硫酸不反應，過濾溶液得濾渣Ⅰ為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃，調節(jié)pH=3.6，加入CaCO₃粉末，發(fā)生反應CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，CaSO₄為微溶物，所以濾渣Ⅱ的成分主要為CaSO₄，過濾得濾液Ⅱ，二氧化硫和水反應生成的SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，弱酸根離子轉化為強酸根離子，
（1）氧化鋁與稀硫酸反應，二氧化硅不溶于硫酸；
（2）硫酸鈣屬于微溶物，易形成沉淀；若溶液的pH偏高，溶液中的Al ³⁺和OH^-離子反應生成Al（OH）₃；
（3）在溶液中SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，弱酸根離子轉化為強酸根離子溶液酸性增強；
（4）二氧化硫與溴水反應生成硫酸和氫溴酸．

解答： 解：粉煤灰和稀硫酸混合，發(fā)生反應Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂和稀硫酸不反應，過濾溶液得濾渣Ⅰ為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃，調節(jié)pH=3.6，加入CaCO₃粉末，發(fā)生反應CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，CaSO₄為微溶物，所以濾渣Ⅱ的成分主要為CaSO₄，過濾得濾液Ⅱ，二氧化硫和水反應生成的SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，
（1）通過以上分析知，酸浸時反應的化學方程式為Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，氧化鋁和稀硫酸完全反應、二氧化硅和稀硫酸不反應，所以濾渣I的成分為SiO₂，
故答案為：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；SiO₂；
（2）通過以上分析知，濾渣Ⅱ的成分是CaSO₄，若溶液的pH偏高，溶液中的Al ³⁺和OH^-離子反應生成Al（OH）₃，所以將會導致溶液中鋁元素的含量降低，反應方程式為：3CaCO₃+2Al₂（SO₄）₃+6H₂O═Al₂（SO₄）₃?Al₂O₃+3CaSO₄?2H₂O+3CO₂↑，離子反應為3CaCO₃+2Al³⁺+3SO₄^2-+3H₂O=2Al（OH）₃+3CaSO₄+3CO₂↑，
故答案為：CaSO₄；3CaCO₃+2Al³⁺+3SO₄^2-+3H₂O=2Al（OH）₃+3CaSO₄+3CO₂↑；
（3）溶液吸收二氧化硫生成SO₃^2-，在溶液中SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，所以上述流程中經完全熱分解放出的SO₂量總是小于吸收的SO₂量；溶液中SO₃^2-屬于弱酸根離子被氧氣氧化為轉化為SO₄^2-，SO₄^2-為強酸根離子，則溶液酸性增強，pH減小；
故答案為：溶液中的部分SO₃^2- 被氧化成SO₄^2-；減�。�
（4）二氧化硫與溴水反應生成硫酸和氫溴酸，硫酸和氫溴酸均為強酸，其反應的離子方程式為：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．

點評：本題考查了物質的制備原理，明確物質的性質是解本題關鍵，會從整體上分析每一步發(fā)生的反應及基本操作，知道加入物質的用途，題目難度中等．