Question

【題目】實驗室用硫酸鋁酸性溶液制備可溶性的堿式硫酸鋁[Ala（SO4）b（OH）c]，并用它對煙氣進行脫硫處理的過程如圖1：

（1）加CaCO3調節溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2（SO4）3轉化為Ala（SO4）b（OH）c ． 過濾時所用的玻璃儀器有、和燒杯，濾渣的主要成分為（填化學式）．
（2）上述流程中經完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是；與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環利用的溶液的pH將（填“增大”“減小”或“不變”）．
（3）Ala（SO4）b（OH）c中a、b、c的代數關系式為 ．
（4）已知在常溫下溶液中Al3+、AlO2﹣的濃度與溶液pH的關系如圖2所示．為確定堿式硫酸鋁的組成，進行如下實驗：
①取2.18g堿式硫酸鋁樣品在空氣中灼燒至恒重，樣品質量減少了0.36g．
②另取2.18g堿式硫酸鋁溶于水，調節溶液的pH到5.0～7.8．
③將②產生的沉淀過濾、洗滌、灼燒至恒重，稱量剩余固體為1.02g．
請計算樣品中Al3+和SO42﹣的物質的量之比（寫出計算過程）．

Answer 1

【答案】
（1）漏斗,玻璃棒,CaSO4
（2）溶液中的部分SO32﹣ 被氧化成SO42﹣,減小
（3）3a=2b+c
（4）n（Al3+）：n（SO42﹣）=0.02 mol：0.01mol=2：1

【解析】解：根據流程可知，Al2（SO4）3溶液中加入CaCO3調節溶液的pH至3.6，使Al2（SO4）3轉化為CaSO4沉淀，過濾得濾渣為CaSO4，濾液中含有鋁離子、硫酸根離子等，吸收含有二氧化硫的煙氣，在溶液中生成亞硫酸根離子，部分亞硫根離子會被空氣氧化成硫酸，將溶液再加熱亞硫酸鹽分解生成二氧化硫，所得溶液循環利用再用來吸收煙氣，
（1）過濾時所用的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯，通過以上分析知，濾渣的成分是CaSO4；

（2）溶液吸收二氧化硫生成SO32﹣，在溶液中SO32﹣易被氧化生成SO42﹣，所以上述流程中經完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量；溶液中SO32﹣屬于弱酸根離子被氧氣氧化為轉化為SO42﹣，SO42﹣為強酸根離子，則溶液酸性增強，pH減小；
（3）根據化合物中化合價代數和為零可知abc的關系為3a=2b+c；
（4）由步驟①可知n（H2O）=0.36 g/18 gmol﹣1=0.02 mol，所以n（OH﹣）=0.02 mol×2=0.04 mol，

由③可知1.02 g為Al2O3，則n（Al2O3）=1.02 g/102 gmol﹣1=0.01 mol，所以樣品中n（Al3+）=0.02 mol　根據電荷守恒可知，樣品中n（SO42﹣）=（0.02 mol×3﹣0.04 mol）/2=0.01 mol，所以n（Al3+）：n（SO42﹣）=0.02 mol：0.01mol=2：1，

答：樣品中Al3+和SO42﹣的物質的量之比為2：1．
故答案為：（1）漏斗、玻璃棒；CaSO4；（2）溶液中的部分SO32﹣ 被氧化成SO42﹣；減小；（3）3a=2b+c；（4）2:1
（1）過濾主要用于固液混合物的分離，所需儀器為鐵架臺、玻璃棒、燒杯、漏斗；
（2）SO2易溶于水形成H2SO3，而H2SO3易被空氣中的氧氣氧化成H2SO4；
（3）根據化合物中化合價代數和為0確定三者之間的關系；
（4）①樣品減少的質量為H2O的質量；
②產生的沉淀為Al(OH)3；
③灼燒至恒重后，所得的固體為Al2O3。
明確各個數值所代表的物質，再結合相關元素守恒進行計算即可。