Question

【題目】粉煤灰的綜合利既有利于節約資源又有利于保護環境。某粉煤灰（主要含Al2O3、Fe2O3、CaCO3等）的鋁、鐵分離工藝流程如下：

（1）①“酸浸”時Al2O3發生反應的離子方程式為______。

②當硫酸質量分數大于50%，金屬氧化物浸出率明顯下降。其原因是______。

（2）有關金屬離子以氫氧化物沉淀時離子濃度隨pH變化如圖所示。若浸出液不經還原直接與氨水混合，鋁、鐵元素分離效果較差的原因是______。

（3）沉鋁后所得FeSO4溶液可用于煙氣中NO吸收，其原理為Fe2++2NO[Fe(NO)2]2+，煙氣中O2的體積分數對NO吸收率的影響如圖所示。

①為提高煙氣中NO 的吸收率，可采取的措施有______（答一條，并說明理由）。

②“再生”過程中，[Fe(NO)2]2+在微生物的作用下與C6H12O6發生反應的離子方程式為______。

（4）Al(OH)3經過一系列反應可獲得粗鋁，利用熔融狀態下物質密度不同，通過三層液電解精煉法可由粗鋁獲得高純鋁（裝置如圖所示）。

①該裝置工作時，電極A作______極。

②熔融粗鋁時加入銅的作用是______。

Answer 1

【答案】 Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O 生成的CaSO4覆蓋在固體反應物表面，阻止鐵、鋁氧化物的溶解 Fe3+完全沉淀與Al3+開始沉淀的pH相近 增大FeSO4溶液濃度，有利于吸收NO的平衡向正反應方向移動或增大氧氣含量，有利于NO與O2、H2O反應轉化為HNO3等被吸收或減緩通入氣體的速率，增大氣液接觸時間 C6H12O6+6[Fe(NO)2]2+6Fe2++ 6N2↑+ 6CO2↑+6H2O 陰 增大陽極熔融物的密度

【解析】(1)①“酸浸”時，粉煤灰(主要含Al2O3、Fe2O3、CaCO3等)中的Al2O3、Fe2O3、CaCO3被硫酸溶解，其中Al2O3發生反應的離子方程式為Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O，故答案為：Al2O3+6H+＝2Al3++3H2O；

②硫酸鈣微溶于水。當硫酸質量分數大于50%，生成的硫酸鈣覆蓋在固體反應物表面，阻止鐵、鋁氧化物的溶解，使得金屬氧化物浸出率明顯下降，故答案為：生成的CaSO4覆蓋在固體反應物表面，阻止鐵、鋁氧化物的溶解；

(2)根據金屬離子以氫氧化物沉淀時離子濃度隨pH變化圖像，Fe3+完全沉淀與Al3+開始沉淀的pH相近，導致浸出液不經還原直接與氨水混合，鋁、鐵元素分離效果較差，故答案為：Fe3+完全沉淀與Al3+開始沉淀的pH相近；

(3)①FeSO4溶液吸收NO的原理為Fe2++2NO[Fe(NO)2]2+，為提高煙氣中NO 的吸收率，可采取的措施有增大FeSO4溶液濃度，有利于吸收NO的平衡向正反應方向移動，根據煙氣中O2的體積分數對NO吸收率的影響圖像，可以增大氧氣含量，有利于NO與O2、H2O反應轉化為HNO3等被吸收，也可以減緩通入氣體的速率，增大氣液接觸時間，故答案為：增大FeSO4溶液濃度，有利于吸收NO的平衡向正反應方向移動或增大氧氣含量，有利于NO與O2、H2O反應轉化為HNO3等被吸收或減緩通入氣體的速率，增大氣液接觸時間；

②“再生”過程中，[Fe(NO)2]2+在微生物的作用下與C6H12O6發生反應生成二氧化碳和氮氣，反應的離子方程式為C6H12O6+6[Fe(NO)2]2+6Fe2++ 6N2↑+ 6CO2↑+6H2O，故答案為：C6H12O6+6[Fe(NO)2]2+6Fe2++ 6N2↑+ 6CO2↑+6H2O；

(4)①根據電解目的，要將粗鋁通過電解得到高純鋁，需要將粗鋁作陽極，高純鋁作陰極，該裝置工作時，電極A作陰極，故答案為：陰；

②熔融粗鋁時加入銅可以增大陽極熔融物的密度，使之在最下層，故答案為：增大陽極熔融物的密度。