Question

1．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）制備堿式硫酸鋁溶液，并用于煙氣脫硫．

（1）不能 （“能”或“不能”）用NaOH溶液代替H₂SO₄溶液．
（2）酸浸時反應的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O．
（3）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并使Al₂（SO₄）₃轉(zhuǎn)化為Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x．Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x易（填“易”或“難”）于水．
（4）已知粉煤灰中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)為40.8%，制得的堿式硫酸鋁Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x中x=1.5．某實驗小組取80.0g粉煤灰進行上述實驗，假設(shè)在整個過程中鋁的損耗率為10%，則可制得堿式硫酸鋁的質(zhì)量為71.72g．

Answer 1

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(diào)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(zhuǎn)化為強酸根離子，據(jù)此解答；
（1）氫氧化鈉溶液既能和Al₂O₃反應，也能和SiO₂反應；
（2）酸浸是利用硫酸溶解煙煤灰里的氧化鋁，生成硫酸鋁，反應的化學方程式為Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，再改寫為離子方程式；
（3）反應后的混合溶液顯酸性，加入碳酸鈣可中和酸，調(diào)節(jié)溶液的pH，促進Al₂（SO₄）₃的水解，生成可溶的Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x；
（4）先根據(jù)混合物的質(zhì)量分數(shù)計算出氧化鋁的質(zhì)量，再求出物質(zhì)的量，根據(jù)鋁原子守恒并結(jié)合利用率可計算出理論堿式硫酸鋁的質(zhì)量．

解答 解：（1）酸浸的目的是將粉煤灰中的氧化鋁轉(zhuǎn)化為可溶性鋁鹽，實現(xiàn)與其它成分的分離，如選用氫氧化鈉溶液，則還能溶解二氧化硅，故不能用氫氧化鈉溶液代替硫酸溶液，故答案為：不能；
（2）用硫酸溶解氧化鋁的離子反應方程式為Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；
（3）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)化為易溶于水的Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x，故答案為：中和溶液中的酸并使并使Al₂（SO₄）₃轉(zhuǎn)化為Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x；易；
（4）80.0g粉煤灰中Al₂O₃的質(zhì)量分數(shù)為40.8%，則氧化鋁的質(zhì)量為80.0g×40.8%=32.64g，其物質(zhì)的量為$\frac{32.64g}{102g/mol}$=0.32mol，Al³⁺的物質(zhì)的量為0.32mol×2=0.64mol，堿式硫酸鋁Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x中x=1.5時的相對式量為27×2+96×1.5+17×3=249，根據(jù)鋁原子守恒，理論得到的堿式硫酸鋁的物質(zhì)的量是0.64mol×（1-10%）÷2=0.288mol，質(zhì)量為0.288mol×249g/mol=71.72g，故答案為：71.72．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備原理，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)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(zhì)的用途，題目難度中等．