Question

烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。实验室用粉煤灰(主要含Al₂O₃、SiO₂等)制备碱式硫酸铝[Al₂(SO₄)_x(OH)_6-2x]溶液,并用于烟气脱硫研究。

（1）酸浸时反应的化学方程式为___________；滤渣I的主要成分为____________（填化学式）。

（2）加CaCO₃调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al₂(SO₄)₃转化为Al₂(SO₄)_x(OH)_6-2x。滤渣II的主要成分为___________（填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是___________________（用离子方程式表示）。

（3）上述流程中经完全热分解放出的SO₂量总是小于吸收的SO₂量，其主要原因是____________；与吸收SO₂前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将__________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

Answer

（1）Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；SiO2；

（2）CaSO4；3CaCO3+2Al3++3SO42-+3H2O=2Al(OH)3↓+3CaSO4+3CO2↑；

（3）溶液中部分SO32-被氧化成SO42-；减小。

【解析】

试题分析：粉煤灰和稀硫酸混合，其中的氧化铝与硫酸发生反应，发生反应方程式是Al2O3+3H2SO4= Al2(SO4)3+3H2O，酸性氧化物SiO2和稀硫酸不反应，过滤溶液得滤渣Ⅰ为SiO2；在过滤得到的滤液中含有Al2(SO4)3，调节pH=3.6，加入CaCO3粉末，发生反应CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O，CaSO4为微溶物，所以滤渣Ⅱ的成分主要为CaSO4，过滤得滤液Ⅱ，二氧化硫和水反应生成的SO32-易被氧化生成SO42-。（1）通过以上分析知，酸浸时反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，氧化铝和稀硫酸完全反应、二氧化硅和稀硫酸不反应，所以滤渣I的成分为SiO2；（2）通过以上分析知，滤渣Ⅱ的成分是CaSO4，若溶液的pH偏高，溶液中的Al3+和OH-离子反应生成Al(OH)3沉淀，所以将会导致溶液中铝元素的含量降低，反应的离子方程式为：3CaCO3+2Al3++3SO42-+ 3H2O=2Al(OH)3↓+ 3CaSO4+ 3CO2↑；（3）溶液吸收二氧化硫生成SO32-，在溶液中SO32-易被氧化生成SO42-，所以上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量；溶液中SO32-属于弱酸根离子被氧气氧化为转化为SO42-，SO42-为强酸根离子，则溶液酸性增强，pH减小。

【考点定位】考查物质的制备原理、离子方程式的书写、氧化还原反应及盐的水解的知识。

【名师点睛】氧化铝是两性氧化物，既可以与酸反应产生盐和水，也可以与强碱发生反应产生盐和水，而二氧化硅是酸性氧化物，只能与强碱发生反应，产生盐和水。铝盐水解使溶液显酸性，可以与CaCO3发生反应，产生Ca2+，CaSO3具有还原性，可以被溶解在溶液的氧气氧化产生CaSO4，在判断SO2吸收时要考虑CaSO3的还原性，才会作出正确的分析与判断在书写化学方程式时要遵循质量守恒定律，若反应是氧化还原反应，还应该符合电子守恒，若是离子反应，要遵循电荷守恒。