Question

【題目】粉煤灰是燃煤產生的重要污染物，主要成分有Al2O3、Fe2O3、MgO和SiO2等物質。用硫酸銨固體等試劑提取粉煤灰中Al2O3并制取鋁的工藝流程如圖：

回答下列問題：

(1)已知煙氣中含有NH3，煅燒工序中Al2O3參與反應的化學方程式為___。

(2)“濾渣Ⅰ”和“濾渣Ⅲ”主要成分的化學式分別為__、__。

(3)將“濾液Ⅱ”通過__、過濾、洗滌、干燥后得到的晶體可返回__工序中循環利用。

(4)向“濾液Ⅲ”中通入過量CO2，生成沉淀的離子方程式為__。

(5)電解Al2O3制備Al需要冰晶石(Na3AlF6)作助熔劑。Na3AlF6可由Al(OH)3、Na2CO3和HF反應制得，反應的化學方程式為__。

(6)某工廠利用上述流程從m噸粉煤灰中制得n噸Al2O3，則原粉煤灰中鋁的質量分數為__。

Answer 1

【答案】Al2O3+3(NH4)2SO4Al2(SO4)3+6NH3+3H2O SiO2 Fe(OH)3和Mg(OH)2 蒸發濃縮、冷卻結晶 煅燒 CO2++2H2O=Al(OH)3↓+ 2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF=2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O ×100%

【解析】

煅燒工序中Al2O3與(NH4)2SO4反應生成Al2(SO4)3和NH3，化學方程式為Al2O3+3(NH4)2SO4Al2(SO4)3+6NH3+3H2O，同理：Fe2O3、MgO分別生成Fe2(SO4)3、MgSO4，SiO2不與硫酸銨反應，加水溶解，過濾，濾渣Ⅰ主要成分是SiO2，濾液Ⅰ中加氨水形成Al(OH)3、Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，是濾渣Ⅱ的成分，沉淀中加過量的NaOH溶液，只有Al(OH)3溶解生成NaAlO2，向“濾液Ⅲ”中通入過量CO2，生成沉淀，離子方程式為CO2++2H2O=Al(OH)3↓+；Al(OH)3加熱分解得Al2O3，電解熔融的Al2O3生成鋁。

(1)已知煙氣中含有NH3，煅燒工序中Al2O3參與反應的化學方程式為Al2O3+3(NH4)2SO4Al2(SO4)3+6NH3+3H2O。故答案為：Al2O3+3(NH4)2SO4Al2(SO4)3+6NH3+3H2O；

(2)SiO2不與硫酸銨反應，加水溶解，過濾，濾渣Ⅰ主要成分是SiO2；濾渣Ⅱ的成分Al(OH)3、Fe(OH)3和Mg(OH)2沉淀，加過量的NaOH溶液，只有Al(OH)3溶解生成NaAlO2，“濾渣Ⅲ”主要成分的化學式分別為Fe(OH)3和Mg(OH)2。故答案為：SiO2；Fe(OH)3和Mg(OH)2；

(3)“濾液Ⅱ”主要成分是硫酸銨，將“濾液Ⅱ”通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥后得到的晶體可返回煅燒工序中循環利用。故答案為：蒸發濃縮、冷卻結晶；煅燒；

(4)“濾液Ⅲ”的主要成分是NaAlO2，向“濾液Ⅲ”中通入過量CO2，生成Al(OH)3沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為CO2++2H2O=Al(OH)3↓+。故答案為：CO2++2H2O=Al(OH)3↓+；

(5)電解Al2O3制備Al需要冰晶石(Na3AlF6)作助熔劑。Na3AlF6可由Al(OH)3、Na2CO3和HF反應制得，同時生成二氧化碳和水，反應的化學方程式為2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF=2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O。故答案為：2Al(OH)3+3Na2CO3+12HF=2Na3AlF6+3CO2↑+9H2O；

(6)某工廠利用上述流程從m噸粉煤灰中制得n噸Al2O3，根據Al元素守恒可得煤灰中Al的質量為，則原粉煤灰中鋁的質量分數為=×100%，故答案為：×100%。