Question

【題目】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(yīng)的化學(xué)方程式為_______。

(2)加CaCO3調(diào)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(zhuǎn)化為：Al2(SO4)x(OH)6－2x。濾渣Ⅱ的主要成分為______(填化學(xué)式)；若溶液的pH偏高，將會導(dǎo)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(jīng)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”)。

Answer 1

【答案】Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O CaSO4 3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑ 溶液中的部分SO32-不穩(wěn)定，易被氧化生成SO42- 減小

【解析】

粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)和稀硫酸混合，Al2O3與硫酸發(fā)生反應(yīng)Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，SiO2和稀硫酸不反應(yīng)，過濾溶液得濾渣Ⅰ為SiO2，濾液中含有Al2(SO4)3，調(diào)節(jié)pH=3.6，加入CaCO3粉末，發(fā)生反應(yīng)CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O，Ca2+與溶液中的SO42-結(jié)合形成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(yīng)生成的H2SO3易被氧化生成H2SO4，H2SO4電離產(chǎn)生SO42-，再結(jié)合題目分析解答。

(1) 酸浸時粉煤灰中的Al2O3和稀硫酸混合，發(fā)生反應(yīng)Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；

(2)SiO2是酸性氧化物，和稀硫酸不反應(yīng)，過濾得濾渣Ⅰ為SiO2，濾液中含有Al2(SO4)3，調(diào)節(jié)pH=3.6，加入CaCO3粉末，發(fā)生反應(yīng)CaCO3+H2SO4=CaSO4+CO2↑+H2O，CaSO4為微溶物，所以濾渣Ⅱ的成分主要為CaSO4；若溶液的pH偏高，溶液中的Al3+和OH-離子反應(yīng)生成Al(OH)3，所以將會導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低，反應(yīng)方程式為3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2↑；

(3)SO2被吸收后，二氧化硫和水反應(yīng)生成的H2SO3易被氧化生成H2SO4，H2SO4電離產(chǎn)生SO42-，所以流程中經(jīng)完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2的量，加熱分解后的溶液中SO42-濃度增大，促進(jìn)生成Al2(SO4)x(OH)6-2x，則溶液的酸性增強(qiáng)，溶液的pH減小。