Question

（16分）某煤渣主要含有Al2O3、SiO2，可制備堿式硫酸鋁[Al2(SO4)3·2Al(OH)3]溶液，用于煙氣脫硫，減少SO2的排放，其制備流程：

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

（1）操作①的名稱 。

（2）酸浸時反應的離子方程式為 ；為了提高酸浸時鋁元素的浸出率，可采取的措施____________________，___________________（寫2條）。

（3）固體2的化學式是 ，試分析固體2生成的主要原因（用離子方程式結合文字簡要說明） 。

（4）堿式硫酸鋁溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，再向該溶液通入足量空氣，生成一種硫酸鹽，用于制備堿式硫酸鋁溶液的循環(huán)使用，試寫出有關反應的化學方程式： ， 。

Answer 1

（1）過濾（2分）

（2）Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O （2分）

把煤渣粉碎，攪拌（使粉煤灰與硫酸溶液充分接觸），適當延長酸浸的時間，增大硫酸濃度，升高溫度（任答2條，每條1分，共2分，合理即給分）

（3）CaSO4（2分）

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

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

（共4分，按要點給分，其他合理可給分）

（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】

試題分析：煤渣主要含有Al2O3、SiO2，煤渣和稀硫酸混合，發(fā)生反應Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，SiO2和稀硫酸不反應，則操作①為過濾，過濾溶液得濾渣1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2的成分主要為CaSO4，過濾得濾液最終得產品。（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，故操作①為過濾；所以濾渣I的成分為SiO2，則酸浸的離子方程式為：Al2O3 + 6H+ = 2Al3+ + 3H2O；為了提高酸浸時鋁元素的浸出率，可采取的措施把煤渣粉碎，攪拌（使粉煤灰與硫酸溶液充分接觸，增大接觸面積），適當延長酸浸的時間（延長接觸時間），增大硫酸濃度，升高溫度等；（2）通過以上分析知，濾渣2的成分是CaSO4，固體2生成的主要原因：CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑，增大了Ca2+濃度，使c(Ca2+)·c(SO42－)> Ksp（CaSO4），導致Ca2++SO42－= CaSO4↓；（4）堿式硫酸鋁溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，再向該溶液通入足量空氣，生成一種硫酸鹽，則為堿式硫酸鋁溶液吸收SO2生成Al2(SO4)3·Al2(SO3)3，+4價S易被氧化，故通入空氣則被氧化為硫酸鹽，故化學方程式為：Al2(SO4)3·2Al(OH)3+3SO2＝Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 +3H2O，2Al2(SO4)3·Al2(SO3)3 + 3O2 ＝ 4Al2(SO4)3。

考點：化學工藝流程。

考點分析： 考點1：離子方程式 考點2：溶解平衡 考點3：離子濃度比較 考點4：物質的制備 試題屬性

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