粉煤灰(主要含有 SiO
2、Fe
2O
3、Al
2O
3等)是燃煤发电过程中产生的废渣,粉煤灰的综合利用具有很大的价值。
Ⅰ.研究人员通过实验对粉煤灰中铝和铁元素的分离工艺进行了研究。
(1)以硫酸溶液分解粉煤灰,使其中的铝、铁元素溶出,过滤实现初步分离。
①写出硫酸溶液与 Fe
2O
3反应的离子方程式_____。
②初步分离得到的滤渣主要成分是_____。
(2)向(1)分离所得的滤液中加入还原剂使 Fe3+转化为 Fe2+,结合下表分析其原因____。
物质
| Fe(OH)2
| Fe(OH)3
| Al(OH)3
|
沉淀区间(pH)
| 7.06~8.95
| 1.94~3.20
| 3.69~4.8
|
(3)使用碱性较弱的氨水为pH调节剂,进行分离实验。
①氨水使滤液中铝离子沉淀的离子方程式为_____。
②反应终点的pH对铝和铁分离效果的影响如下图。根据实验结果,为达到好的分离效果,反应过程中控制pH的范围是______________,选择该范围的理由是___________________。

Ⅱ.NH
4HSO
4和H
2SO
4按物质的量比1∶1混合配制成浸取液,220℃时,可将高铝粉煤灰中Al
2O
3转化为硫酸铝铵 [NH
4Al(SO
4)
2],然后分离、煅烧获得纯Al
2O
3。 已知硫酸铝铵:①溶解度:0℃时,S=5.2g;100℃时,S=421.9g。②280℃时分解。
(1)依据资料可知,将硫酸铝铵与其他溶质分离的方法是_____。
(2)煅烧 NH
4Al(SO
4)
2 同时得到混合气体(NH
3、N
2、SO
2、SO
3、H
2O)。若 16 mol 混合气体按如下装置被完全吸收制得浸取液,请将下图中试剂(化学式)及其物质的量补充完整。____________,___________
4NH
4Al(SO
4)
2 
2Al
2O
3+5SO
3↑+3SO
2↑+2NH
3↑+N
2↑+5H
2O↑
