Question

粉煤灰的综合利既有利于节约资源又有利于保护环境。某粉煤灰（主要含Al₂O₃、Fe₂O₃、CaCO₃等）的铝、铁分离工艺流程如下：

（1）①“酸浸”时Al₂O₃发生反应的离子方程式为______。

②当硫酸质量分数大于50%，金属氧化物浸出率明显下降。其原因是______。

（2）有关金属离子以氢氧化物沉淀时离子浓度随pH变化如图所示。若浸出液不经还原直接与氨水混合，铝、铁元素分离效果较差的原因是______。

（3）沉铝后所得FeSO₄溶液可用于烟气中NO吸收，其原理为Fe²⁺+2NO[Fe(NO)₂]²⁺，烟气中O₂的体积分数对NO吸收率的影响如图所示。

①为提高烟气中NO 的吸收率，可采取的措施有______（答一条，并说明理由）。

②“再生”过程中，[Fe(NO)₂]²⁺在微生物的作用下与C₆H₁₂O₆发生反应的离子方程式为______。

（4）Al(OH)₃经过一系列反应可获得粗铝，利用熔融状态下物质密度不同，通过三层液电解精炼法可由粗铝获得高纯铝（装置如图所示）。

①该装置工作时，电极A作______极。

②熔融粗铝时加入铜的作用是______。

Answer

Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O 生成的CaSO4覆盖在固体反应物表面，阻止铁、铝氧化物的溶解 Fe3+完全沉淀与Al3+开始沉淀的pH相近 增大FeSO4溶液浓度，有利于吸收NO的平衡向正反应方向移动或增大氧气含量，有利于NO与O2、H2O反应转化为HNO3等被吸收或减缓通入气体的速率，增大气液接触时间 C6H12O6+6[Fe(NO)2]2+6Fe2++ 6N2↑+ 6CO2↑+6H2O 阴 增大阳极熔融物的密度

【解析】(1)①“酸浸”时，粉煤灰(主要含Al2O3、Fe2O3、CaCO3等)中的Al2O3、Fe2O3、CaCO3被硫酸溶解，其中Al2O3发生反应的离子方程式为Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O，故答案为：Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O；

②硫酸钙微溶于水。当硫酸质量分数大于50%，生成的硫酸钙覆盖在固体反应物表面，阻止铁、铝氧化物的溶解，使得金属氧化物浸出率明显下降，故答案为：生成的CaSO4覆盖在固体反应物表面，阻止铁、铝氧化物的溶解；

(2)根据金属离子以氢氧化物沉淀时离子浓度随pH变化图像，Fe3+完全沉淀与Al3+开始沉淀的pH相近，导致浸出液不经还原直接与氨水混合，铝、铁元素分离效果较差，故答案为：Fe3+完全沉淀与Al3+开始沉淀的pH相近；

(3)①FeSO4溶液吸收NO的原理为Fe2++2NO[Fe(NO)2]2+，为提高烟气中NO 的吸收率，可采取的措施有增大FeSO4溶液浓度，有利于吸收NO的平衡向正反应方向移动，根据烟气中O2的体积分数对NO吸收率的影响图像，可以增大氧气含量，有利于NO与O2、H2O反应转化为HNO3等被吸收，也可以减缓通入气体的速率，增大气液接触时间，故答案为：增大FeSO4溶液浓度，有利于吸收NO的平衡向正反应方向移动或增大氧气含量，有利于NO与O2、H2O反应转化为HNO3等被吸收或减缓通入气体的速率，增大气液接触时间；

②“再生”过程中，[Fe(NO)2]2+在微生物的作用下与C6H12O6发生反应生成二氧化碳和氮气，反应的离子方程式为C6H12O6+6[Fe(NO)2]2+6Fe2++ 6N2↑+ 6CO2↑+6H2O，故答案为：C6H12O6+6[Fe(NO)2]2+6Fe2++ 6N2↑+ 6CO2↑+6H2O；

(4)①根据电解目的，要将粗铝通过电解得到高纯铝，需要将粗铝作阳极，高纯铝作阴极，该装置工作时，电极A作阴极，故答案为：阴；

②熔融粗铝时加入铜可以增大阳极熔融物的密度，使之在最下层，故答案为：增大阳极熔融物的密度。