Question

【題目】【化學—選修2：化學與技術】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）流程中循環使用的物質有 和 （填化學式）。

（5）用鹽酸溶解硫酸鋁晶體，能夠發生的原因是 。

（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）；生成過程中產生HF及NH3等污染環境（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過程中會產生污染環境的HF和NH3等；

（4）根據上面的分析可知，流程中循環使用的物質有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。