烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放．实验室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制备碱式硫酸铝[Al2（SO4）x（OH）6-2x]溶液，并用于烟气脱硫研究．（1）酸浸时反应的化学方程式为；滤渣

Question

烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放．实验室用粉煤灰（主要含Al₂O₃、SiO₂等） 制备碱式硫酸铝[Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x]溶液，并用于烟气脱硫研究．

（1）酸浸时反应的化学方程式为______；滤渣Ⅰ的主要成分为______（填化学式）．
（2）加CaCO₃调节溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al₂（SO₄）₃转化为Al₂（SO₄）_x（OH）_6-2x．滤渣Ⅱ的主要成分为______（填化学式）；若溶液的pH偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是（用离子方程式表示）______；
（3）上述流程中经完全热分解放出的SO₂量总是小于吸收的SO₂量，其主要原因是______；与吸收SO₂前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）热分解产生的二氧化硫可以被溴水吸收，反应的离子方程式为______．

Answer 1

粉煤灰和稀硫酸混合，发生反应Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂和稀硫酸不反应，过滤溶液得滤渣Ⅰ为SiO₂，滤液中含有Al₂（SO₄）₃，调节pH=3.6，加入CaCO₃粉末，发生反应CaCO₃+2H⁺═Ca²⁺+CO₂↑+H₂O，CaSO₄为微溶物，所以滤渣Ⅱ的成分主要为CaSO₄，过滤得滤液Ⅱ，二氧化硫和水反应生成的SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，
（1）通过以上分析知，酸浸时反应的化学方程式为Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，氧化铝和稀硫酸完全反应、二氧化硅和稀硫酸不反应，所以滤渣I的成分为SiO₂，
故答案为：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；SiO₂；
（2）通过以上分析知，滤渣Ⅱ的成分是CaSO₄，若溶液的pH偏高，溶液中的Al ³⁺和OH^-离子反应生成Al（OH）₃，所以将会导致溶液中铝元素的含量降低，反应方程式为：3CaCO₃+2Al₂（SO₄）₃+6H₂O═Al₂（SO₄）₃•Al₂O₃+3CaSO₄•2H₂O+3CO₂↑，离子反应为3CaCO₃+2Al³⁺+3SO₄^2-+3H₂O=2Al（OH）₃+3CaSO₄+3CO₂↑，
故答案为：CaSO₄；3CaCO₃+2Al³⁺+3SO₄^2-+3H₂O=2Al（OH）₃+3CaSO₄+3CO₂↑；
（3）溶液吸收二氧化硫生成SO₃^2-，在溶液中SO₃^2-易被氧化生成SO₄^2-，所以上述流程中经完全热分解放出的SO₂量总是小于吸收的SO₂量；溶液中SO₃^2-属于弱酸根离子被氧气氧化为转化为SO₄^2-，SO₄^2-为强酸根离子，则溶液酸性增强，pH减小；
故答案为：溶液中的部分SO₃^2- 被氧化成SO₄^2-；减小；
（4）二氧化硫与溴水反应生成硫酸和氢溴酸，硫酸和氢溴酸均为强酸，其反应的离子方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．