Question

【題目】以高硫鋁土礦（主要成分為Al2O3、Fe2O3、SiO2，少量FeS2和金屬硫酸鹽）為原料，生產(chǎn)氧化鋁并獲得Fe3O4的部分工藝流程如下：

（1）焙燒過程均會(huì)產(chǎn)生SO2，用NaOH溶液吸收過量SO2的離子方程式為______________________。

（2）添加1%CaO和不添加CaO的礦粉焙燒，其硫去除率隨溫度變化曲線如題16圖所示。

已知：多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度都高于600 ℃

硫去除率=（1—）×100%

①不添加CaO的礦粉在低于500 ℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來源于__________________。

②700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低，其主要原因是______________________________________________________。

（3）向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，鋁元素存在的形式由_______________（填化學(xué)式）轉(zhuǎn)化為_______________（填化學(xué)式）。

（4）“過濾”得到的濾渣中含大量的Fe2O3。Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）∶n（Fe2O3）=__________________。

Answer 1

【答案】（12分）

（1）SO2+OHHSO3

（2）①FeS2

②硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4而留在礦粉中

（3）NaAlO2 Al(OH)3

（4）1∶16

【解析】分析：根據(jù)流程，礦粉焙燒時(shí)FeS2與O2反應(yīng)生成Fe2O3和SO2，在空氣中CaO可將SO2轉(zhuǎn)化為CaSO4；“堿浸”時(shí)Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2、Na2SiO3；Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，

（1）過量SO2與NaOH反應(yīng)生成NaHSO3和H2O。

（2）①根據(jù)題給已知，多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度高于600℃，不添加CaO的礦粉低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來源于FeS2。

②添加CaO，CaO起固硫作用，根據(jù)硫去除率的含義，700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低。

（3）“堿浸”時(shí)Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al（OH）3。

（4）Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑。

詳解：（1）過量SO2與NaOH反應(yīng)生成NaHSO3和H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+NaOH=NaHSO3，離子方程式為SO2+OH-=HSO3-。

（2）①根據(jù)題給已知，多數(shù)金屬硫酸鹽的分解溫度高于600℃，不添加CaO的礦粉低于500℃焙燒時(shí)，去除的硫元素主要來源于FeS2。

②添加CaO，CaO起固硫作用，添加CaO發(fā)生的反應(yīng)為2CaO+2SO2+O2=2CaSO4，根據(jù)硫去除率的含義，700℃焙燒時(shí)，添加1%CaO的礦粉硫去除率比不添加CaO的礦粉硫去除率低的原因是：硫元素轉(zhuǎn)化為CaSO4留在礦粉中。

（3）“堿浸”時(shí)Al2O3、SiO2轉(zhuǎn)化為溶于水的NaAlO2、Na2SiO3，向“過濾”得到的濾液中通入過量CO2，CO2與NaAlO2反應(yīng)生成NaHCO3和Al（OH）3，反應(yīng)的離子方程式為CO2+AlO2-+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，即Al元素存在的形式由NaAlO2轉(zhuǎn)化為Al（OH）3。

（4）Fe2O3與FeS2混合后在缺氧條件下焙燒生成Fe3O4和SO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeS2+16Fe2O311Fe3O4+2SO2↑，理論上完全反應(yīng)消耗的n（FeS2）：n（Fe2O3）=1:16。