Question

【化学—选修2：化学与技术】粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO₂、Al₂O₃、CaO等。一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下：

（1）粉煤灰研磨的目的是     。

（2）第1次过滤滤渣的主要成分有   和     （填化学式, 下同）,第3次过滤时，滤渣的成分的是   。

（3）在104℃用硫酸浸取时，铝的浸取率与时间的关系如下图1，适宜的浸取时间为    h；铝的浸取率与“助溶剂/粉煤灰”的关系如图2所示，从浸取率角度考虑，三种助溶剂NH₄F、KF及其NH₄F与KF的混合物，在助溶剂/粉煤灰相同时，浸取率最高的是     （填化学式）；用含氟的化合物作这种助溶剂缺点是    （举一例）。

（4）流程中循环使用的物质有      和      （填化学式）。

（5）用盐酸溶解硫酸铝晶体，能够发生的原因是     。

（6）用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是    。

Answer

（1）减小粒度，增大接触面，提高浸取速率和浸取率（2分）

（2）SiO2（1分）；CaSO4 （1分）；Al(OH)3（1分）

（3）2（1分）；NH4F（1分）；生成过程中产生HF及NH3等污染环境（2分）

（4）H2SO4（1分）；NH4Cl（1分）

（5）通入HCl使AlCl3·6H2O饱和，而Al2(SO4)3不饱和（2分）

（6）使废弃固体资源化利用（2分）

【解析】

试题分析：粉煤灰的主要氧化物组成为SiO2、Al2O3、CaO等，加入硫酸溶液使Al2O3溶解，CaO通过反应生成CaSO4，CaSO4微溶，大部分CaSO4和SiO2一起成为滤渣，过滤后将滤液冷却结晶得Al2（SO4）3，用盐酸溶解Al2（SO4）3，再通入氯化氢得AlCl3•6H2O晶体和硫酸溶液，过滤得硫酸溶液可以再循环利用，AlCl3•6H2O晶体溶解后得氯化铝溶液中通入氨气得氢氧化铝沉淀和氯化铵溶液，氯化铵溶液可以循环利用，氢氧化铝沉淀受热分解生成Al2O3。

（1）粉煤灰研磨的目的是减小粒度，增大反应物的接触面积，提高浸取速率和浸出率；

（2）通过以上分析可知，第1次过滤时滤渣的主要成分有SiO2和 CaSO4，第3次过滤时滤渣的成分是Al（OH）3；

（3）根据图1可知，2h时铝的浸出率达到最大值，所以适宜的浸取时间为2h；根据图2可知，在n(助溶剂)/n(粉煤灰)相同时，NH4F助溶剂对铝的浸出率最高，用含氟的化合物作这种助溶剂的缺点是生产过程中会产生污染环境的HF和NH3等；

（4）根据上面的分析可知，流程中循环使用的物质有H2SO4和NH4Cl。

（5）用盐酸溶解硫酸铝晶体，再通入HCl气体，析出AlCl3•6H2O，该过程能够发生的原因是通入氯化氢使AlCl3•6H2O达到饱和，而硫酸铝不饱和，便于AlCl3•6H2O析出；。

（6）用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义在于使废弃固体资源化利用。

【考点定位】本题主要是考查物质的分离与提纯实验流程图分析

【名师点晴】该题以教材重要基本理论和原理为知识平台，考查化学反应基本原理、物质的性质等在化学与技术中的综合应用，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解，题目难度中等，注意相关基础知识的理解掌握和灵活应用。