Question

铝工业产生的硫酸盐溶液经喷雾干燥后得到以硫酸铝为主的固体，硫酸铝的利用成为资源综合利用的一个重要项目。

(1)室温下配制一定浓度的酸性硫酸铝溶液，通过加入CaCO₃粉末调节硫酸铝溶液的pH，可制得可溶性的碱式硫酸铝[Al_a(OH)_b(SO₄)_c]，用于烟气脱硫，碱式硫酸铝中b值的大小影响其脱硫效率。制备碱式硫酸铝溶液时，可以提高b值的措施有_____(写出一条合理措施即可)

(2)在还原气氛下硫酸铝固体分解得到的活性Al₂O₃可作为工业催化剂载体。在H₂还原气氛下，硫酸铝的分解常温就能进行。这是由于在还原气氛中易生成中间产物Al₂S₃，随即再与Al₂(SO₄)₃反应得到Al₂O₃。则Al₂(SO₄)₃与H₂反应生成Al₂S₃的化学方程式为________。

(3)将10.00 g Al₂(SO₄)₃·n H₂O放入坩埚内，在氩气气氛中灼烧。在热分解过程中，热重分析仪记录数据如下(已去除坩埚的质量)：

温度	298 K	523 K	687 K	1 393 K
固体质量	10.00 g	5.94 g	5.14 g	1.53 g

①温度达1 393 K后固体质量不再变化，经分析固体成分为γ-Al₂O₃和无定型Al₂O₃结构的微晶。则Al₂(SO₄)₃·nH₂O中的n值为________。

②求523 K时固体成分的化学式(请写出计算过程)。__________

Answer

适当增加CaCO3的用量、适当升高温度、延长反应时间或加快搅拌速度 Al2(SO4)3＋12H2=Al2S3＋12H2O 18 Al2(SO4)3·3H2O

【解析】

（1）室温下配制一定浓度的酸性硫酸铝溶液，通过加入CaCO3粉末调节硫酸铝溶液的pH，可制得可溶性的碱式硫酸铝[Ala(OH)b(SO4)c]，加入CaCO3的用量多，消耗氢离子，使pH值增大，b值增加；

（2）依据氧化还原反应进行配平；

（3）依据原子守恒进行计算；

（1）室温下配制一定浓度的酸性硫酸铝溶液，通过加入CaCO3粉末调节硫酸铝溶液的pH，可制得可溶性的碱式硫酸铝[Ala(OH)b(SO4)c]，加入CaCO3的用量多，消耗氢离子，使pH值增大，b值增加，升高温度，

故答案为：适当增加CaCO3的用量、适当升高温度、延长反应时间或加快搅拌速度 ；

(2) H2还原气氛下，硫酸铝的分解常温就能进行，这是由于在还原气氛中易生成中间产物Al2S3，由此可知生成物是Al2S3和水，根据氧化还原反应中的电子守恒进行配平得反应的化学方程式是：Al2(SO4)3＋12H2=Al2S3＋12H2O，

故答案为：Al2(SO4)3＋12H2=Al2S3＋12H2O；

（3）①温度达1 393 K后固体质量不再变化，根据铝原子守恒得：×2，解得n=18，

故答案为：18；

②由上面的计算可知该物质的化学式是Al2(SO4)3·18H2O，10.00g该晶体含有的水的质量是523 K时固体的质量是5.94g，质量的减少量是10.0-5.94g=4.04g，说明固体的结晶水还没有完全失去，设其化学式是Al2(SO4)3·xH2O，根据铝原子守恒得：，解得x=3，

故答案为：Al2(SO4)3·3H2O。