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

解析　(1)酸浸时粉煤灰中Al2O3与H2SO4反应生成可溶性Al2(SO4)3，SiO2不与H2SO4反应，过滤，滤渣Ⅰ是SiO2。(2)加CaCO3调节pH，CaCO3与H＋反应生成Ca2＋，Ca2＋遇SO生成CaSO4沉淀(滤渣Ⅱ)。若溶液pH偏高，即碱性偏强，则部分Al3＋生成沉淀Al(OH)3而导致溶液中铝元素的含量降低。其反应可以理解为：反应物有Al2(SO4)3、CaCO3，CaCO3在SO溶液中发生沉淀转化：CaCO3＋SOCaSO4＋CO，生成的CO与Al3＋发生水解相互促进反应生成Al(OH)3和CO2，则生成物有Al(OH)3、CaSO4、CO2，配平即可。(3)溶液中的SO具有较强的还原性，易被氧化生成SO从而导致完全分解放出的SO2量小于吸收的SO2量。碱式硫酸铝溶液吸收SO2，可以理解为2OH－＋SO2===SO＋H2O，相当于碱式硫酸铝转化为Al2(SO4)3和Al2(SO3)3，加热又促进了Al2(SO3)3的水解(SO与Al3＋水解相互促进)放出SO2，进而又转化为碱式硫酸铝，但在加热的过程中由于部分SO被氧化成SO留在溶液，代替了碱式硫酸铝中OH－，所以使碱式硫酸铝中x不断增大，则c(OH－)减小，pH减小。

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　减小