Question

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________________；濾渣Ⅰ的主要成分為________(填化學(xué)式)。

(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

解析　(1)酸浸時粉煤灰中Al2O3與H2SO4反應(yīng)生成可溶性Al2(SO4)3，SiO2不與H2SO4反應(yīng)，過濾，濾渣Ⅰ是SiO2。(2)加CaCO3調(diào)節(jié)pH，CaCO3與H＋反應(yīng)生成Ca2＋，Ca2＋遇SO生成CaSO4沉淀(濾渣Ⅱ)。若溶液pH偏高，即堿性偏強，則部分Al3＋生成沉淀Al(OH)3而導(dǎo)致溶液中鋁元素的含量降低。其反應(yīng)可以理解為：反應(yīng)物有Al2(SO4)3、CaCO3，CaCO3在SO溶液中發(fā)生沉淀轉(zhuǎn)化：CaCO3＋SOCaSO4＋CO，生成的CO與Al3＋發(fā)生水解相互促進反應(yīng)生成Al(OH)3和CO2，則生成物有Al(OH)3、CaSO4、CO2，配平即可。(3)溶液中的SO具有較強的還原性，易被氧化生成SO從而導(dǎo)致完全分解放出的SO2量小于吸收的SO2量。堿式硫酸鋁溶液吸收SO2，可以理解為2OH－＋SO2===SO＋H2O，相當(dāng)于堿式硫酸鋁轉(zhuǎn)化為Al2(SO4)3和Al2(SO3)3，加熱又促進了Al2(SO3)3的水解(SO與Al3＋水解相互促進)放出SO2，進而又轉(zhuǎn)化為堿式硫酸鋁，但在加熱的過程中由于部分SO被氧化成SO留在溶液，代替了堿式硫酸鋁中OH－，所以使堿式硫酸鋁中x不斷增大，則c(OH－)減小，pH減小。

答案　(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O　SiO2

(2)CaSO4　3CaCO3＋2Al3＋＋3SO＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑

(3)溶液中的部分SO被氧化成SO　減小