Question

【題目】【化學(xué)—選修2：化學(xué)與技術(shù)】粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、CaO等。一種利用粉煤灰制取氧化鋁的工藝流程如下：

（1）粉煤灰研磨的目的是 。

（2）第1次過濾濾渣的主要成分有 和 （填化學(xué)式, 下同）,第3次過濾時，濾渣的成分的是 。

（3）在104℃用硫酸浸取時，鋁的浸取率與時間的關(guān)系如下圖1，適宜的浸取時間為 h；鋁的浸取率與“助溶劑/粉煤灰”的關(guān)系如圖2所示，從浸取率角度考慮，三種助溶劑NH4F、KF及其NH4F與KF的混合物，在助溶劑/粉煤灰相同時，浸取率最高的是 （填化學(xué)式）；用含氟的化合物作這種助溶劑缺點是 （舉一例）。

（4）流程中循環(huán)使用的物質(zhì)有 和 （填化學(xué)式）。

（5）用鹽酸溶解硫酸鋁晶體，能夠發(fā)生的原因是 。

（6）用粉煤灰制取含鋁化合物的主要意義是 。

Answer 1

【答案】（1）減小粒度，增大接觸面，提高浸取速率和浸取率（2分）

（2）SiO2（1分）；CaSO4 （1分）；Al(OH)3（1分）

（3）2（1分）；NH4F（1分）；生成過程中產(chǎn)生HF及NH3等污染環(huán)境（2分）

（4）H2SO4（1分）；NH4Cl（1分）

（5）通入HCl使AlCl3·6H2O飽和，而Al2(SO4)3不飽和（2分）

（6）使廢棄固體資源化利用（2分）

【解析】

試題分析：粉煤灰的主要氧化物組成為SiO2、Al2O3、CaO等，加入硫酸溶液使Al2O3溶解，CaO通過反應(yīng)生成CaSO4，CaSO4微溶，大部分CaSO4和SiO2一起成為濾渣，過濾后將濾液冷卻結(jié)晶得Al2（SO4）3，用鹽酸溶解Al2（SO4）3，再通入氯化氫得AlCl36H2O晶體和硫酸溶液，過濾得硫酸溶液可以再循環(huán)利用，AlCl36H2O晶體溶解后得氯化鋁溶液中通入氨氣得氫氧化鋁沉淀和氯化銨溶液，氯化銨溶液可以循環(huán)利用，氫氧化鋁沉淀受熱分解生成Al2O3。

（1）粉煤灰研磨的目的是減小粒度，增大反應(yīng)物的接觸面積，提高浸取速率和浸出率；

（2）通過以上分析可知，第1次過濾時濾渣的主要成分有SiO2和 CaSO4，第3次過濾時濾渣的成分是Al（OH）3；

（3）根據(jù)圖1可知，2h時鋁的浸出率達到最大值，所以適宜的浸取時間為2h；根據(jù)圖2可知，在n(助溶劑)/n(粉煤灰)相同時，NH4F助溶劑對鋁的浸出率最高，用含氟的化合物作這種助溶劑的缺點是生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生污染環(huán)境的HF和NH3等；

（4）根據(jù)上面的分析可知，流程中循環(huán)使用的物質(zhì)有H2SO4和NH4Cl。

（5）用鹽酸溶解硫酸鋁晶體，再通入HCl氣體，析出AlCl36H2O，該過程能夠發(fā)生的原因是通入氯化氫使AlCl36H2O達到飽和，而硫酸鋁不飽和，便于AlCl36H2O析出；。

（6）用粉煤灰制取含鋁化合物的主要意義在于使廢棄固體資源化利用。