硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究

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硫酸铝变成氧化铝反应_概述及解释说明

硫酸铝变成氧化铝反应概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在研究和探讨硫酸铝转变为氧化铝的反应过程及其相关实验研究，以及其在工业应用中的意义和对环境的影响。

硫酸铝是一种重要的化学物质，在许多领域都有广泛的应用。

而将硫酸铝转变为氧化铝是一种常见且重要的化学反应。

了解这个反应过程并深入探究其中涉及的机理和条件对于进一步优化工业生产、提高产品质量至关重要。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、反应过程、实验研究和观察结果、工业应用与环境影响以及结论与展望。

下面我们将逐步介绍各个部分所涉及的内容。

1.3 目的本文旨在深入了解硫酸铝转变为氧化铝的反应机制，并通过实验研究和数据分析来支持我们对这一反应过程的认识。

同时，我们还将探讨该反应在工业中广泛使用领域，并对其环境影响进行评估和探讨。

最后，我们将总结研究结果并提出对未来进一步研究的建议和展望。

通过本文的撰写，我们希望能够为该领域的科学研究和工业应用提供有益的参考和指导。

2. 反应过程：2.1 硫酸铝的性质和特点：硫酸铝是一种无机化合物，化学式为Al2(SO4)3。

它是白色结晶体，在常温下易溶于水。

硫酸铝具有较强的酸性，能与碱反应生成盐类和水。

在工业上，硫酸铝广泛用作催化剂、脱胎劑和防腐剂等。

2.2 氧化铝的形成过程：氧化铝是由氧元素（O）和铝元素（Al）组成的化合物，分子式为Al2O3。

氧化铝可以通过多种方式制备，其中一种常见的方法是将硫酸铁（Fe2(SO4)3）与氢氧化钠（NaOH）反应生成沉淀，然后经过热处理产生纯净的氧化铝。

2.3 硫酸铝变成氧化铝的反应机制：当硫酸铟与碱性物质如氢氧化钠反应时，会发生中和反应生成盐类和水。

其中产生了沉淀物可以通过过滤、洗涤等步骤得到纯净的氧化铑。

具体反应机制如下所示：Al2(SO4)3 + 6NaOH →2Al(OH)3↓+ 3Na2SO42Al(OH)3 →Al2O3 + 3H2O在此反应中，硫酸铝（Al2(SO4)3）与氢氧化钠（NaOH）发生反应生成了沉淀物氢氧化铝（Al(OH)3），随后通过加热处理使其分解，得到纯净的氧化铝（Al2O3）。

硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究

硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究第23卷第6期2007年12月分子科学JOURNALOFMOU'l『I^R~AENCEV01.23No.6December200r7[文章编号】lOOO-9O35(9.oo7)o6-o38o-o5硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究吴艳,李来时,翟玉春(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)[摘要]针对酸法制备氧化铝过程中A12(SO4)3?181-120焙烧分解工艺,通过TG-DTA曲线,研究其分解行为和分解过程的动力学.结果表明:AI2(SO4)3?18H20的脱水分解过程分两步进行,首先脱掉l5个层间水,其次脱掉3个结构水;分解过程一步完成.利用Doyle.Ozawa微分法和Kissinger积分法计算出各吸热峰反应的活化能,指前因子,得到A12(so4)3?18H20分解反应的速率方程.[关键词]铝土矿;硫酸铝晶体;动力学;热分解;TG-DTA[中图分类号]O614[学科代码]150?15[文献标识码]A我国高铝含量的铝土矿资源缺乏,而含硅高的中低品位铝土矿和其他含硅高的铝资源如粉煤灰,高岭土,煤矿石,黏土等原料储量丰富.因此,高效利用高硅含铝资源制备氧化铝已成为当前和今后一段时问研究的热点.采用硫酸与高硅低品位铝矿物反应制备硫酸铝,再将硫酸铝加热分解制备氧化铝,产生的so3经吸收制备硫酸,实现硫酸的循环利用,物料中的二氧化硅制成白炭黑,是一个新研究成功的铝硅资源综合利用的绿色工艺流程【l-3J.而该工艺的中间产物A12(so4)3?18H20的脱水和热分解是至关重要的一环.因此,研究A12(so4)?18I-I2O的脱水和热分解的动力学具有重要的理论和实际意义.本文首先利用中,低品位铝土矿酸法制备出硫酸铝晶体,硫酸铝晶体焙烧分解制备氧化铝.分析焙烧前后的物质,根据其热分解过程的TG-DTA曲线,研究其分解过程及动力学,利用Doyle.Ozawa积分法和Kissinger微分法求出反应的活化能,指前因子A,反应级数n以及确定分解过程的速率方程,并根据热分解过程中物质形态的变化分析了结晶水的性质.1实验1-1铝土矿酸法制备结晶硫酸铝1.1.1实验原料低品位铝土矿其铝硅比为4,主要化学成分见表1.硫酸浓度为98%(分析纯).表1铝土矿的主要成分%1.1.2实验方法将铝土矿细磨除铁后,在240oC与98%的浓硫酸反应1h,降温到100oC左右,加水溶出过滤,得硫收稿日期:2007-07.10基金项目:国家科技部"973"计划项目(GI99X)46904).联系人简介:翟玉春(1946-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事材料化学及冶金物理化学研究Bman:wl】a帕l26.o0IIl第6期吴艳,等:硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究38l酸铝溶液.在llOoC蒸发滤液结晶提纯得高纯的硫酸铝晶体.过滤后65℃烘干.经XDR分析物相,x一荧光仪分析铝,硫含量,热重法分析其结晶水个数,证实确系Al2(So4)3?18H20.1.2结晶硫酸铝的'rGDTA实验原料为自制的Al2(so4)3?l8H2O.所用仪器为SDT2960SimuhaneousDSC—TGA(美国TAInstruments,差热一热重联用分析仪).取l0左右的Al2(SO4)3?18H20放人坩锅内,在氩气流量为100mL?minI1的动态气氛中,取温度范围为298K～l373K,在升温速率分别为l0,l5,2JD和25K?min.1下进行热重.差热分析.在700K下,取样进行XRD分析.2结果与讨论2.1酸法制备的(S()4)3?18H2o的组成对酸法得到的产品进行了XRD分析,结果见图1,通过对产品的化学分析,计算得到Al2(so4)3?18H20中的组成元素的质量分数,实验数据和理论数据见表2.根据数据可推算出结晶水的数量为l8.2.2(S()4)3?18H2o热分解过程分析表2硫酸铝晶体产品的组成%AI2(804)3?18H20的DTA和Tc曲线见图2和图 3.从图2和图3可见AI2(S04)3?18n20的热分解过程有3步,其中脱水过程是分两阶段进行的.第1步从360K到523K,失重率为40.5%,失去l5个水分子,对应DTA曲线峰顶温度为400K的吸热峰.第2步从553K到687K,失重率为8.1%,失去3个水分子,对应DTA曲线峰顶温度为600K的吸热峰.第3步从1043K到1393K,失重率为36%,失去3个so3分子,对应DTA曲线峰顶温度为l130K的吸热峰,残余物主要为AhO3.推导热分解过程如下(]:第l步:AI2(SO4)3?18H2O—AJ2(SO4)3?18H20+15H20t,第2步:AI2(SO4)3'18H20"--*"A12(SO4)3+3H20t,第3步:A12(,~)4)3---*AI203+3SO3t.\强2OO0o18O0o16O0014O0o12O0olOOoo8oo06Ooo4Ooo2O0o20/(.)0.0.一0.bo—O..o..o.\.o.《.o..o.-0.图1磺馓铝晶体产品XRD图图2温度/K不同升温速率下Al2(So1)3?堪.图3脱水分解的DTA曲线不同升温速率下AI2(SO4h"tSt~O脱水分解的TG曲线取700K下的焙烧产物进行XRD分析,结果见图4.分析结果表明证实当温度升到700K时,A12(SO4)3.18H20的结晶水已经全部脱掉变成Ah(S04)3.取l130K下的分解产物进行XRD分析,结果见图5.由图5可见,l130K下分解形成了y—Al2o3和无定型结构的微晶.382分子科学第23卷—A12(so.)3-Ll砧一一LL2口/(')图4700K下焙烧产物的XRD图2.3mz(so4)3?18HzO热分解过程动力学2.3.1Doyle—Ozawa积分法图51130K焙烧产物XRD图考虑到口<0.1和a>O.9时,反应处于诱导期和末期,不能全面反映反应的真实状态,从而给机理函数的判定带来不确定性,所以转化率a选择在0.1～O.9之间[,根据不同转化率下的温度,得到拟合后的1/T.k曲线,见图6—8.由图计算得到水合硫酸铝第1峰脱水过程的活化能为99.38kJ/mol,第2峰脱水过程的活化能208.78kJ/mol,第3峰分解过程的活化能为330.92kJ/mo1.从图6—8可以看到,随着物体失重率的变化,活化能也不断变化,从数学处理过程来看,活化能随反应进程而变化这一现象似乎动摇了各种数学处理方法的一个假定,即活化能为一定值,因为只有在这一前提下,前面数学方法的推导才是正确的.对于硫酸铝的分解反应,Arrhenius方程在这里已经失去了本来所蕴含的物理意义,而只是一个纯经验的数学表达式,这样也决定了通过热重实验以及相应的数学处理得到的并不是分解反应的本征活化能,而只是硫酸铝分解反应的表观活化能【10-11J.3.33.23.13.Oq2?9bo2.82.72.62.52.4图6Doyle-Ozawa法第1吸热峰活化能的图7Doyle-Ozawa法第2吸热峰活化能的lg卢一1/T关系图lg一1/T关系图2.3.2Kissinger微分法Kissinger法计算得到的拟合结果见图9.根据直线的斜率和截距求得活化能,反应级数和频率因子,结果见表3.对活化能的计算,Doyle.Ozawa积分法和Kissinger微分法得到的数值相差较小,说明这两种方法得到的动力学参数是可靠的.表3Doyle-Ozawa法和Kisser法得到的动力学参数第6期吴艳,等:硫酸铝晶体热分解行为及分解反应动力学研究3830.8550.8700.8850.9000.915了''X103图8Doyle-Ozawa法第3吸热峰活化能的图9Ki~ngel-法得到的3个吸热峰活化能的l-IYT关系图1/T-in(M砟)关系图表观活化能的平均值为第1峰:E=94.715kJ/tool,第2峰:E=200.58kJ/mol;第3峰:E:318.16kJ/mo1.根据公式(10)和以上动力学参数,结晶硫酸铝脱水分解速率方程为第1吸热峰61×108e-(1一)5,U'第2吸热峰Tda:1,06×l06e-n—a),Q'第3吸热峰挈:4.30×10oe-(1一a)"1.QDoyle—Ozawa积分方程求解动力学参数时不涉及机理函数的选择,所以结果较为合理,因而用Doyle—Ozawa法得到的活化能值验证Kissinger法求得的结果,两者结合确定反应的速率方程具有可靠性【l2J.2.4硫酸铝脱水过程中的熔点变化通过观察AI2(so4)3?18H20的热分解过程,发现在第一步脱水分解初期,9o℃左右,水合硫酸铝局部开始熔化,达到110oC时,水合硫酸铝全部熔化,TG曲线显示此时脱水速度较快,而DTA曲线上此阶段的热效应较大,也是由于脱水吸热和熔化吸热叠加在了一起.当温度达到250℃以上时,失去一定量的结晶水后,局部开始变成干态硫酸铝晶体,至第二步脱水开始时,才全部变成干态硫酸铝晶体.熔化态的消失说明水合硫酸铝在第1步脱水和第2步脱水之间发生了结构转变,而引起熔点升高,同时说明水合硫酸铝中l8个结晶水并不是相同的,首先脱掉的15个结晶水属于层间水,而后3个结晶水属于结构水.相对于层间水而言,结构水较难脱去,因而脱水反应活化能增大,脱水温度升高. 3结论(1)AI2(SO4)3?18H20的焙烧分解过程中,其脱水是分两步进行的,分解过程是一步完成的.其反应方程式如下:第1步AI2(SO4)3?18H2O—Aj2(SO4)3?18H20+15H20t,第2步AI2(SO4)3?18H2O—AI2(SO4)3+3H20t,第3步384分子科学第23卷AI2(SO4)3"--*AI203+3S03t.(2)利用Doyle—Ozawa法和Kissinger法分别计算出反应的活化能,指前因子,确定3个吸热峰的反应速率方程;第1吸热峰挚:2.61×l0se-(1一口)5,dt'第2吸热峰.挚:2.61×101%-(1一)dt'第3吸热峰挚:4.30×lOIOe-(1一口)¨1.dt'(3)结晶硫酸铝中的结晶水性质不完全相同,第一步脱掉的15个结晶水为层间水,第二步脱掉的3个结晶水为结构水.[参考文献]顾松青.[J].中国有色金属,2004,14(5):92.97.钮因健.[J].轻金属,2OO3,3:3.8.翟玉春,吴艳,李来时.一种由低铝硅比的含铝矿物制备氧化铝的方法:巾国,200710010917[P].2O07.胡荣祖,史启祯.热分析动力学[M].北京:科学出版社,2001:95.1l7.李余增.热分析[M].北京:清华大学出版社,1987:183.210. BARBARAMALECKA,EWADROZDZ—CIESLA,ANDl口MAl~~KI.【JJ.ThermochimiCaActa.2OO4.423(1):l3一l8.YUELIN—HAI,J]I.[J].物理化学,2005,21(7):752-757.方正东,汪敦佳.[J].无机化学,2O05,21(11):1682—1686.张伟南,袁誉洪,李丽清.[J].物理化学,2004,20(1):33.37.郑瑛,池保华,王保文.[J].煤炭转化,.2O06,29(4)34-37.CHENGYA.【JJ.Cl1ineseJournalofInorganicChemistry,2OO6,22(2):287—292.刘振海.热分析导论[M].北京:化学工业出版社,1991:100-110. ThermalbehavioranddecompositionkineticsofAI2(S04)3?18II2OWUYah,UI_ai—shi,ZHAIYu—chun(SchoolofMatefi~sandMetallurgy,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China) Abstract:AsthepartoftheprocessofthedirectacidleachOilpreparationofalumina.thethermalbehaviorandde—compositionkineticsofAI2(SO4)3'18H20werestudiedbyTG-DTA.卟eresultsshowthattherearetwoprocessinthedehydrationoftheAl2(504)3'18H20.Theinterbeddedwaterwasbrekeawayprimarily,th enthestructuralwaterwasbrokeaway.TwoequationsofDoyle—OzawaandKissingerweFeusedtocalculatethekinetics~tersofthe decompositionoftheAl2(SO~)3.18H20.Kineticsrateequationsofeachendothermicpeako faluminiumsulphatede—compoundprocesswereobtainedwithDoyle—OzawamethodandKissingermethod. Keywords:bauxite;AI2(SO4)3?18H2O;kinetics;thermaldecomposition;TG-DTA…'呈…。

硫酸铝冷却结晶动力学研究

提铝的重要单元．该研究为硫酸铝冷却结晶工艺优化及结晶器设计提供了重要的理论指导。
关键词：硫酸铝相图：冷却结晶；结晶动力学
中图分类号：ＴＯ１３３．１文献标识码：Ａ文章编号：１００６ — ４９９０（２０１５）Ｏ８ — ００２３ — ０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｏｏｌｉｎｇｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｌｕａｍｉｎｕｍｓｕｌｆａｔｅｉｎｓｕｆｌｕｒｉｃａｃｉｄ — ｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎａ
Ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｒａｔｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｈｏｔｄｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉｖａｉｒａｔｅｌｉｎｅａｒｒｅｒｅｇｓｓｉｏｎ，ａｎｄｈｅｔｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｆｏｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｍｏｄｅｌｗａｓｖａｌｉｄａｔｅｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｌｌａｙ．Ｃｏｏｌｉｎｇｃｙｓｒｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｌｕａｍｉｎｕｍｓｕｆｌａｔｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｒｅｃｏｖｅｙｒｆｏａｌｕｍｉｎｕｍｆｒｏｍｃｏａｌｇａｎｇｕｅｂｙｓｕｆｌｕｒｉｃａｃｉｄｌｅａｃｈｉｎｇ．ｈｉＴｓｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃｌａｇｕｉｄｅｆｏｒｈｅｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｃｙｓｒｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｆｏｉｎｄｕｓｔｉｒｌａｃｙｓｒｔａｌｌｉｚｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍｓｕｆｌａｔｅｄｉａｇｒａｍ；ｃｏｏｌｉｎｇｃｙｓｒｔｌｌａｉｚａｔｉｏｎ；ｃｙｓｒｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓ

高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究

第34卷第2期湖南有色金属 ^2018 年 4 月HUNANNONFERROUS METALS高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究宁夏(中南大学冶金与环境学院，湖南长沙410083)摘要:氢氧化铝热分解过程的精确调控对于氧化铝质量保证至关重要。

以高纯超细氢氧化铝为原料,通过测定产品X 衍射分析、差热分析，对其分解动力学进行了研究。

数据表明，在240 ~300 丈和330 ~525丈温度段脱水动力学机理均为三维扩散，活化能分别为398.41 k j /m 〇l 、110. 66 k j /mol 。

对比分析表明,粒度和碱含量对氢氧化铝热分解有较大的影响。

关键词：氢氧化铝；热分解;动力学中图分类号：TF 821文献标识码：A文章编号：1003 -5540(2018)02 -0045 -03高比表面、高活性冶金级氧化铝是现代铝电解的原料m ，但其中总含有a - A l2〇3(«^10%)，高含量a -A l2〇3会显著降低氧化铝在熔盐中的溶解度。

众多氧化铝物相（a - A l2〇3、y - A l2〇3、- A l2〇3、 -A l2O 3、尤-A l2O3、p -A l2O3以及 y S - A l2O 3等[2’3])因其物化性质不同，而被广泛应用于化学化工、陶瓷材料等领域，是新世纪以来新材料产业中用途广、产值高、产量大的先进材料之一[4]。

上述氧化铝的前驱体主要是氢氧化铝（A l ( O H ) 3)，其中以铝酸钠溶液为原料分解制得的氢氧化铝（g ib b s ite 型，三水铝石）为主。

因而，在三水铝石型A l (O H )热分解制备特定氧化铝时，热分解过程调控原理和技术是精准调控物相和保证产品质量的关键。

因此，研究不同种类氢氧化铝分解动力学显得尤为重要。

国内外学者对于不同种类氢氧化铝的热分解规律、分解动力学模型做了大量的研究[5’6]，尤其对于工业级氢氧化铝产品，脱水分解机理相关研究已比较透彻。

高浓度铝酸钠溶液晶种分解动力学

采用李小斌等提出的动态实验法
[ 7]
2
2 .1
二次插值 , 取相邻 3 点拟合成二次曲线方程 , 然后求示, 分解初温为 75 ℃ , 终温为 40 ℃ , 分解前期降温速导得 dη / d t。晶种实验温度与时间的关系如图 1 所
, 利用分段
晶种分解动力学模型的建立及其参数估计
minate concen t ration . In addition ,t he in fluences of te m per atur e,cau stic soda concen t ration and
收稿日期 : 2 00 3 - 1 1 - 26
基金项目 : 国家重点基础研究发展规划项目 ( G1 9990 64 910)
Table 1
表 1
晶种分解实验结果
E xperim en tal results of seeded pr ecipitation
t/ h 0 4 9 ρ( A l2 O3 )/ 18 5 .5 6 αk 1 .3 8 1 .6 4 1 .8 9 2 .1 5 2 .2 1 2 .2 9 2 .4 1 2 .6 5 2 .7 8 1 .3 8 2 .9 0 2 .5 1 η/ % 15 .85 26 .98 35 .81 37 .56 39 .74 42 .74 47 .92 50 .36 52 .41 0 45 .02 0
究结果表明 : 由于该过程的控制方式由铝酸钠溶液较低浓度时的表面化学反应控制转变为高浓度的扩散控制或混合控制, 从而导致铝酸钠溶液高浓度时的活化能明显低于其较低浓度时的活化能。关键词: 铝酸钠溶液;浓度 ;分解 ;动力学中图分类号 : T F821 文献标识码 : A

昆明市2021版高一上学期化学期末考试试卷B卷

昆明市2021版高一上学期化学期末考试试卷B卷姓名: ________ 班级: ___________________ 成绩: ___________________一.选择题（共19题；共38分）1. （2分）化学在生产和日常生活中有着重要的应用•下列说法不正确的是（）A・明矶水解形成的Al （0H） 3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化B・苏打和氢氧化铝胶饗，可以作内服药治疗胃酸过多C・A1203和能0的熔点均很髙，可用于制作耐髙温材料・用图2所示装置蒸干XH4C1饱和溶液制备NH4C1晶体・用图3所示装宜制取少量纯净的C02气体・用图4所示装宜分离CC14萃取碘水后已分层的有机层和水层3.（2分）（2016髙二上•邓州开学考）下列变化的实质相似的是（）①浓硫酸和浓盐酸在空气中敞口放置时浓度均减小②二氧化硫和氯气均能使品红溶液褪色③二氧化硫能使品红溶液和浪水褪色④渙化氢和碘化氢气体均不能用浓硫酸干燥D・NaHC03可用作发酵粉、泡沫火火剂材料、治疗胃酸过多的药物A用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的是（）有机层・用图1所示装置除去C12中含有的少量HC1⑤浓硫酸能在白纸上写字，氢氟酸能在玻璃上刻字.A .只有②③■④B .只有④C •只有③④D .全部4.（2分）（2019高一上•颍上期末）向盛有稀BaC12（aq）的甲、乙两试管中分别通入SO2至饱和，若向甲试管中加入足量HNO3（aq）,向乙试管中加入足量NaOH（aq）。

则下列叙述正确的是（）A .甲、乙两试管中都有白色沉淀生成B •甲、乙两试管中都没有白色沉淀生成C •甲试管中没有白色沉淀生成，而乙试管中有D •乙试管中没有白色沉淀生成，而甲试管中有5.（2分）（2019髙一下•深圳期中）徳国重离子研究中心人工合成的第112号元素的正式名称为“Copernicium”，相应的元素符号为“Cn” 。

该元素的名称是为了纪念天文学家哥白尼而得需。

高岭土与硫酸铝共热处理的反应动力学研究

高岭土与硫酸铝共热处理的反应动力学研究高岭土是一种含有高铝矿物的复杂矿石，主要成分为莫来石（Al2Si2O5(OH)4）和长石（K-平山黏土）等。

硫酸铝是一种常用的铝盐化合物，具有广泛的应用领域。

通过高岭土与硫酸铝的共热处理，可以实现高岭土的结构转化和铝的释放，进而用于铝的提取、催化剂的制备等。

反应动力学是研究反应速率与反应条件之间关系的科学，对于了解共热处理过程中反应机理和优化反应条件具有重要意义。

本文将重点介绍高岭土与硫酸铝共热处理的反应动力学研究。

1. 实验方法首先，收集一定量的高岭土样品，并将其进行研磨分散，使其颗粒尺寸均匀。

然后，采用恒温恒压容器对高岭土样品与硫酸铝进行共热处理。

共热处理温度范围选择为200-400摄氏度，并在一些温度条件下进行多次处理以获得反应动力学数据。

2. 反应动力学分析在共热处理过程中，矿石颗粒表面的铝和硅会与硫酸铝反应生成氧化铝和硅酸铝等产物。

反应动力学分析可以帮助我们理解该反应的速率和机理。

2.1 反应速率常数的确定通过对不同温度下的共热处理样品进行固定时间的处理，可以获得不同温度下的反应速率常数。

根据反应速率常数与温度的关系，可以确定反应的活化能和反应级数。

2.2 反应机理的研究通过对不同温度下的共热处理样品进行物理性质分析和结构表征，可以确定反应过程中的物理和化学变化。

例如，通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等技术，可以观察到高岭土颗粒表面的晶体结构变化和颗粒形态变化。

同时，利用红外光谱（FT-IR）和热重分析（TG）等技术，可以分析反应过程中的化学组成和热稳定性变化。

3. 结果与讨论通过实验和分析，可以确定高岭土与硫酸铝共热处理的反应动力学特征。

3.1 反应速率与温度的关系根据实验数据绘制活化能图表，可以显示出反应速率常数与温度之间的关系。

根据Arrhenius方程，可以确定反应的活化能和反应级数。

例如，反应级数为1表示反应速率与浓度成正比，反应活化能越低，反应速率越高。

高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究

高纯超细氢氧化铝热分解动力学的研究宁夏【摘要】氢氧化铝热分解过程的精确调控对于氧化铝质量保证至关重要.以高纯超细氢氧化铝为原料,通过测定产品X衍射分析、差热分析,对其分解动力学进行了研究.数据表明,在240～300℃和330 ～525℃温度段脱水动力学机理均为三维扩散,活化能分别为398.41 kJ/mol、110.66kJ/mol.对比分析表明,粒度和碱含量对氢氧化铝热分解有较大的影响.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】4页(P45-47,80)【关键词】氢氧化铝;热分解;动力学【作者】宁夏【作者单位】中南大学冶金与环境学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TF821高比表面、高活性冶金级氧化铝是现代铝电解的原料［1］，但其中总含有α－Al2O3（ω≤10%），高含量α－Al2O3会显著降低氧化铝在熔盐中的溶解度。

众多氧化铝物相（α－Al2O3、γ－Al2O3、κ－Al2O3、θ－Al2O3、χ－Al2O3、ρ－Al2O3以及β－Al2O3等［2，3］）因其物化性质不同，而被广泛应用于化学化工、陶瓷材料等领域，是新世纪以来新材料产业中用途广、产值高、产量大的先进材料之一［4］。

上述氧化铝的前驱体主要是氢氧化铝（Al（OH）3），其中以铝酸钠溶液为原料分解制得的氢氧化铝（gibbsite型，三水铝石）为主。

因而，在三水铝石型Al（OH）3热分解制备特定氧化铝时，热分解过程调控原理和技术是精准调控物相和保证产品质量的关键。

因此，研究不同种类氢氧化铝分解动力学显得尤为重要。

国内外学者对于不同种类氢氧化铝的热分解规律、分解动力学模型做了大量的研究［5，6］，尤其对于工业级氢氧化铝产品，脱水分解机理相关研究已比较透彻。

比如：彭志宏等［7］指出，冶金级氢氧化铝在脱水过程中，有三维扩散和化学控制两种动力学机理；D.Redaoui等［8］通过 DG－TSC等方式，研究表明工业级氢氧化铝产品在400～900 K温度区间热分解分为三个阶段，且各个阶段脱水机理和活化能不同；对于分析纯级氢氧化铝产品脱水动力学机理，Boquan Zhu等［9］学者认为在573 K、790 K两个温度点左右脱水机理为γ－Al（OH）3→γ－AlOOH、γ－AlOOH→amorphous Al2O3两种物相转化，且活化能也与上述不同。

铝酸钠溶液晶种分解过程宏观动力学的研究进展

１前言
铝酸钠溶液晶种分解过程不只是单一的晶种长大过程，还包括了化学反应步骤和系列物理化学步骤，而且几个复杂的物理化学过程（氢氧化铝晶体的长大、氢氧化铝晶体的附
维普资讯
第２８卷第３期２００６年９月
甘
肃冶ຫໍສະໝຸດ 金Ｖｏ．８Ｎ．Ｉ２ｏ３
ＧＡＮＳＵＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｓｐ，０６ｅ．２０
文章编号：６２４６（０６０－０１３１７－１２０）３００－４０
ＡｂｔａｔＳｅｅｒｃｐｔｔｎｆｍｏｉｍｕｎｔｉｕｒｓｏｅｏｅｍｏｔｍｐｒｎｒｃｓｅｎｔｅｐｏｕｔｎｏｕｓｒｃ：ｅｄｄｐｅｉｉｉｏｓｄｕａｍｉａｅｌｏｎｆｈｓｉｏｔｔｐｏｅｓｓｉｒｄｃｉｆ・ａｏｒｌｑｉｔａｈｏｌａｍｉａｈｅｅｒｈｏｉｅｉｓｏｅｄｄｐｅｉｉｔｎｐｏｅｓｉｎｆｅｅｎａｙｐｏｌｍｓｈｅｅａｅｐｅｔｕｔｄｅｎ．Ｔｅｒｓａｃｎｋｎｔｆｅｅｒｃｐｔｉｒｃｓｓｏｅｏｌｍｅｔｒｒｂｅ．Ｔｒｒｌｎｉｌｕｙｒ－ｃｓａｏｆｓｓｉｎｔｅｆｌｆｉｖｓｉａｉｎｏｅｋｎｔｓｏｅｅｒｃｐｔｔｎｈｍｅａｄｏｅｓａ．Ｓｍｅｏｌｔｉｏｃｕｉｎａｕｔｉｅｄｏｅｔｔｎｔｉｅｉｆｓｄｄｐｅｉｉｉｏｎｖｒｅｓｏｆａｓｃｎｌｓｏｓｈｓｓｈｉｎｇｏｈｃｅａｏｌｈｂｅｃｅｔ，ｈｗｖｒｏｆｔｒｇｎｃｎｒｖｒｙｙｔｍａｉａｓｍｍａｙｉｍａｅｏｅｄｖｌｐｎｓｉｔｄｎｅｎａｃｐｅｄｏｅｅ，ｓｍｅｏｉｓｏｏｔｅｓ．Ａｓｓｅｔｌｕｉｂｎｏｃｒｄｆｅｅｏｍｅｔｓｕｙｏｓｈｔｎｔｉｅｄｈｅｒｓｌｈｗｔａｅｅｒｃｐｔｔｎｆｌｗｅｏｄｏｄｒｒａｔｎｋｎｔｓｈｓｆｌ．Ｔｅｕｔｓｏｈｔｓｅｄｐｅｉｉｉｏｌｓｓｃｎｒｅｅｃｉｉｅｉ，ｍｏｔｅｕｔｎｉｃａａｉｓｄａｏｏｏｃｓｑａｉｓｗｈｈｈｐ－ｏｓｒｍｅｅｆｓｅｏｔｅｅｔｏｕｆｃｒａｃｎｏｅｃｉｅｔｅｅｅｔｏｕｆｃｒｐｒｅｆｓｅｎｉｅｆａｄｆｒｈｒｒ－ａｔｒｏｅｅｅｔｉｎｒｓｒａｅａｅａｎｔｄｓｒｈｆｃｓｆｓｒａｅｐｅｔｓｏｅｏｔｌｎｕｔｅｅｄｌｂｏｉｄｓｓａｃｍａ１ｏｂｏｅｅｒｈｒｃｉ８ｔｅｄｎ．１Ｋｅｒｓｓｅｅｒｉｉｔｎ；ｋｎｔｓｅｅｒｈａｄｄｖｌｐｎｙｗｏｄ：ｅｄｐｅｐｔｉｄｃａｏｉｅｃ；ｒｓａｃｎｅｅｏｍｅｔｉ

硫酸铝和氧化硅在硫酸钠熔盐中合成莫来石的动力学参数计算

ln
⎛ ⎜⎝
−
dwc dt
⎞ ⎟⎠
=
ln
A ϕ
−
Ea RT
+ n ln wc
(4)
对于一组升温速率 φ 不同的 TG 曲线，任选一
定的
wc 值，由相同
wc
值的一组
⎛ ⎜⎝
dwc dt
,T
⎞ ⎟⎠
值，以
1 T
为
横坐标，ln
⎛ ⎜⎝
−
dwc dt
⎞ ⎟⎠
为纵坐标作图，该直线的斜率为
–Ea/R。
Kissinger 认为反应级数 n 与综合热分析曲线或
莫来石的合成有许多方法，主要有烧结法、电熔法、溶胶–凝胶法、水热法和共沉淀法等。[2–3] 熔盐法是一种无机材料合成方法，该方法利用反应物在高温熔盐介质中溶解并充分接触，从而达到降低
合成温度、提高反应速度的目的。目前已经成功应用于多种粉体材料的合成。[4–6]
在熔盐法合成莫来石的热力学研究的基础上，[7] 采用热分析动力学方法，计算出该合成反应的动力学参数：指前因子 A、表观活化能 Ea 和反应级数 n。
φ/ (℃·min–1) 5
m0/mg 10.960
wc(1)/% 84.73
m0(1)/mg 9.286
wc(2)/% 73.10
m0(2)/mg 8.012
[m0(1)–m0(2)]/mg 1.274
10
10.950
88.60
9.701
74.97
synthesized at different temperatures
在 800 ℃以下合成的粉体中没有莫来石的衍射峰出现。但由热力学计算结果可知，该反应在 750 ℃ 以上是可以进行的。将在 800 ℃合成的粉体产物进

硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝

２０１７年№ ３
铝
镁
通
讯
・２ｌ・
硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝
王毅杨双凤张岩岩
）
ｆ中国铝业郑州有色金属研究院有限公司国家铝冶炼工程技术研究中心河南郑ＩＪ＇ｌ ’ ｌ４５０（川
摘
要：本文利用氧氧化铝和硫酸铵精制合成硫酸铝铵。研究了硫酸铝铵的热分解性质，对煅烧制备的高纯氧化铝
右，脱去结晶水，加热到５５０～６００￣Ｃ脱去ＮＨ和部分ｓＯ。约在９２０￣Ｃ完全脱硫，分解成一ＡｌＯ，一
铝
镁
通
Байду номын сангаас
讯
２ｆ）１７年Ｎｏ３
ＡＩ０３继续加热至１２５０￣Ｃ，相转变为ｏ【一Ａ１２０，前
学纯度高，晶型转相程度高
铵，严格控制反应温度、配比、ｏＨ值进行合成与结晶Ｉ。通过硫酸铝铵多次精制净化，除去其中ｓｉ、Ｆｅ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ等杂质，得到精制硫酸铝铵，通过焙烧制备氧化铝。本文拟采用硫酸铝铵热分解法制备高纯氧化铝，制得产品纯度高，结晶度好，经济效益好，对生产具有较大指导意义。
加，应运而生的高纯氧化铝产品在国内外发展极为
采用化学法分析化学成分，其中氧化钠采用原
子吸收光谱分析法，氧化硅及氧化铁杂质采用分光
光度法分析。
２试验方法、结果与讨论

纳米_Al_2O_3粉体的制备研究

纳米α2Al 2O 3粉体的制备研究翟庆洲,赖曦(长春理工大学纳米技术研究中心,吉林长春130022) 摘要:利用硫酸铝铵为原料,以可溶性淀粉作分散剂,用固相法制备纳米α2A12O 3粉体。

采用粉末X 射线衍射(XRD )、傅里叶变换红外光谱(F TIR )及透射电镜(TEM )对所得产物进行了表征。

粉末XRD 结果表明,产品为α2A12O 3,粉体粒径为50nm ;F TIR 研究结果表明,实验所得的样品在波数574cm -1有一较强的吸收带,对应Al —O 键的振动吸收,这是纳米Al 2O 3的特征吸收带;由热分析曲线判断出反应物热分解过程。

关键词:物理化学;纳米α2Al 2O 3粉体;硫酸铝铵;固相法中图分类号:O61116文献标志码:A 文章编号:100021093(2008)1221458204A R esearch on Preparation of N anometer α2Al 2O 3PowdersZHAI Qing 2zhou ,LAI Xi(Research Center for Nanotechnology ,Changchun University of Science and Technology ,Changchun 130022,Jilin ,China )Abstract :Nanometer α2Al 2O 3was prepared by using N H 4Al (SO 4)2・12H 2O as raw material and solu 2ble starch as dispersant by means of solid phase method.The sample obtained was characterized by powder X 2ray diffraction (XRD ),Fourier transform infrared spectroscopy (F TIR )and transmittance electronic microscopy (TEM ).Powder XRD results indicate that the product is α2Al 2O 3and the crys 2tallite diameters of the powders are 50nm.F TIR spectra show that the sample has a strong absorption band at 574cm -1,which is the characteristic absorption band of nanometer Al 2O 3and corresponds to a vibration absorption of Al —O key.From thermogravimetry 2differential thermal analysis (TG 2D TA )curves ,the thermal decomposition process of the reactants was judged.Key words :physical chemistry ;nanometer α2Al 2O 3powder ;aluminum ammonium sulfate ;solid phase method 收稿日期:2007-10-16作者简介:翟庆洲(1968—),男,教授,博士研究生导师。

单质铝水解机理研究_结晶动力学分析

单质铝水解机理研究( Ⅱ)——结晶动力学分析刘建良1,2 ，孙加林2 ，徐茂2 ，施安2，胡劲1,2 ，高勤琴2（1、昆明理工大学冶金学院，云南昆明650093；2. 昆明贵金属研究所，云南昆明650221）现阶段高纯 Al O 的制备方法主要有溶胶－凝摘要: 对单质铝水解过程进行了全过程监测，在反应的不同时段取样并对其进行 XRD 分析，以分析结果为依据，作者提出单质铝水解法制备高纯氧化铝工艺的实质为一反应结晶过程的观点。

随后，作者运用溶液法结晶原理对检测数据进行了深入分析，分析后认为水解产物六方晶拜耳体是形成推动结晶发生所需过饱和状态的溶质相，从而从根源上找到了佐证上述观点成立的证据。

关键词: 单质铝；水解；过饱和；结晶 2 3胶法、硫酸铝铵热解法、碳酸铝铵热解法、乙丙醇铝水解法等[1～4]，然而这些方法都不同程度的存在着成本高、工艺过程复杂、污染环境的缺点。

本课题组发明了一种全新的高纯氧化铝制备工艺——单质铝水解法制备高纯氧化铝工艺，该工艺工艺流程[5,6]中图分类号：O621.25+6.5文献标识码：A短、成本低、无污染，为清洁环保型工艺。

本文中以水解反应为着眼点，用溶液法结晶原理[7]对Al －文章编号：1008－ 5548(2005)02 －0018 －03H O 体系的结晶过程做出了解释。

Research on Theory of Pure AluminumHydrolyzatio （n Ⅱ）——An alysis ofCrystallizing Dynamics21 实验实验用原料为中铝集团贵州分公司特级(T )精 0铝，其纯度见表 1。

水解用纯水为自来水经四级反渗透加树脂交换后得到的去离子水，其电阻率≥ 12M Ω。

将铝单质用特殊活化工艺活化，之后让其与去离子水在加热条件下反应。

反应过程中按一定时间间隔取样，并对样品进行 SEM 、XRD 分析，分析设备分别为 ESEM 测试仪和德国 Bruker 公司 D8 ad- vance X 衍射仪。

硫酸铝结晶水合物-概述说明以及解释

硫酸铝结晶水合物-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硫酸铝结晶水合物是一种具有重要应用价值的化合物。

它是由硫酸铝和水分子组成的晶体结构，具有特殊的化学和物理性质。

在工业和科学研究领域，硫酸铝结晶水合物被广泛应用于催化剂、材料合成、纳米材料、环境保护等方面。

硫酸铝结晶水合物的制备方法和工艺多种多样，可以通过化学合成、溶剂热法、水热合成等途径实现。

其中，控制反应条件、配比和晶体生长速度是制备硫酸铝结晶水合物的关键因素。

本文将详细介绍硫酸铝结晶水合物的定义、性质、制备方法和工艺。

首先，对硫酸铝结晶水合物的结构和组成进行了系统的阐述，介绍了其晶体结构的特点和表征方法。

其次，深入探讨了硫酸铝结晶水合物在催化剂、材料合成等领域的应用前景。

最后，对硫酸铝结晶水合物的研究方向和展望进行了展示，指出了现有研究中存在的问题并提出了未来的研究方向。

通过本文的阐述，读者将能够深入了解硫酸铝结晶水合物的相关知识，掌握其制备方法和工艺，以及其在不同领域的应用前景。

同时，也能够对硫酸铝结晶水合物的研究方向和发展趋势有所了解，为相关研究提供参考和借鉴。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构（Article Structure）：本文将按照以下结构进行论述：第一部分为引言，主要介绍硫酸铝结晶水合物的背景和研究意义，以及本文的目的和结构安排。

第二部分为正文，主要分为两个小节。

第一小节将详细介绍硫酸铝结晶水合物的定义和性质，包括其化学组成、晶体结构、物理性质等。

第二小节将介绍硫酸铝结晶水合物的制备方法和工艺，包括传统合成方法和新型制备技术等。

第三部分为结论，主要总结硫酸铝结晶水合物的应用前景，包括在材料科学、环境保护等领域的潜在应用，以及对其未来研究方向和展望进行展望。

通过以上结构，本文将全面介绍硫酸铝结晶水合物的定义、性质、制备方法和工艺，并展望其在各个领域的应用前景和未来的研究方向。

1.3 目的本文的目的是探讨硫酸铝结晶水合物的定义、性质、制备方法和工艺，以及其在实际应用中的潜在前景。

鸡驱学校高三化学学业水平测试模拟卷

妨努州忍劲市鸡驱学校学业水平测试化学模拟卷一、单项选择题1．太阳能电池已为人们所熟悉，制造太阳能电池板的核心体材料是〔〕A．二氧化硅B．硅C．钛合金D．铝合金考点：硅的用途．.分析：硅是半导体材料，是常用的将太阳能转化为电能的材料，据此分析解答．解答：解：硅原子最外层4个电子，位于金属与非金属的交界处，属于半导体材料，是常用的将太阳能转化为电能的材料，应选B．点评：此题考查硅的用途，注意硅和二氧化硅用途的区别，二氧化硅为光导纤维的成分，题目难度不大．2．〔3分〕〔2021•模拟〕纯碱在玻璃、肥皂、造纸、食品工业中有广泛的用，纯碱属于〔〕A．碱B．盐C．氧化物D．单质考点：酸、碱、盐、氧化物的概念及其相互联系．.专题：物质的分类专题．分析：纯碱为碳酸钠的俗称，为钠盐，以此解答．解答：解：纯碱为碳酸钠，可电离出钠离子和碳酸根离子，为钠盐，为无机物，不符合碱、氧化物和单质的义．应选B．点评：此题考查物质的分类，为高频考点，侧重于学生的分析能力和根底知识的综合考查，注意相关根底知识的积累，难度不大．3．〔3分〕〔2021•模拟〕二氧化硫不具有的性质是〔〕A．无色无味B．漂白性C．复原性D．会形成酸雨考点：二氧化硫的化学性质．.分析：二氧化硫为酸性氧化物，可与水、碱以及碱性氧化物反，S元素化合价为+4价，处于中间价态，既具有氧化性也具有复原性，另外还具有漂白性，以此解答．解答：解：二氧化硫为无色、具有刺激性气味的气体，可与水、碱以及碱性氧化物反，具有漂白性、氧化性和复原性，可形成酸雨，只有A错误．应选A．点评：此题考查二氧化硫的性质，为高频考点，侧重于双基的考查，有利于培养学生良好的素养，难度不大，注意相关根底知识的积累．4．〔3分〕〔2021•模拟〕反3CO+Fe2O 32Fe+3CO2可用于工业上炼铁，该反属于〔〕A．置换反B．复分解反C．化合反D．氧化复原反考点：化学根本反类型．.专题：物质的性质和变化专题．分析：反中存在元素化合价的变化属于氧化复原反，据此判断．解答：解：反Fe2O3+3CO2Fe+3CO2中Fe元素的化合价降低，C元素的化合价升高，反中存在元素化合价的变化属于氧化复原反，应选D．点评：此题考查了反类型的判断，根据反中元素化合价是否变化判断，题目难度不大5．〔3分〕〔2021•模拟〕以下物质只含有离子键的是〔〕A．CO2B．CaCl2C．NH4Cl D．NaOH考点：离子化合物的结构特征与性质．.分析：一般来说，活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，非金属元素之间易形成共价键，碱金属元素、第IIA族元素和第VIA族、第VIIA族元素之间易形成离子键，铵根离子和酸根离子之间存在离子键．解答：解：A．二氧化碳分子中C﹣O原子之间只存在共价键，故A错误；B．氯化钙中钙离子和氯离子之间只存在离子键，故B正确；C．氯化铵中铵根离子和氯离子之间存在离子键、铵根离子中N﹣H原子之间存在共价键，故C错误；D．NaOH中钠离子和氢氧根离子之间存在离子键、O﹣H原子之间存在共价键，故D错误；应选B．点评：此题考查离子键和共价键，侧重考查根本概念，明确物质构成微粒及微粒之间作用力即可解答，注意离子键和共价键的区别，题目难度不大．6．〔3分〕〔2021•模拟〕为俄国化学家门捷列夫，人们把第101号元素〔人工合成元素〕命名为钔．该元素最稳的一种原子为Md，关于该原子以下说法正确的选项是〔〕A．质子数是258 B．质量数是101 C．中子数是157 D．电子数是359考点：质量数与质子数、中子数之间的相互关系．.分析：根据原子符号中，左下角的数字为质子数，左上角的数字为质量数，中子数=质量数﹣质子数，质子数=原子序数=核电荷数=核外电子数．解答：解：A 、Md的质子数是101，故A错误；B 、Md的质量数是258，故B错误；C 、Md的质子数是101，质量数为258，中子数=258﹣101=157，故C正确；D 、Md的质子数是101，电子数是101，故D错误；应选C．点评：此题主要考查了原子符号的含义、中子数=质量数﹣质子数以及质子数=原子序数=核电荷数=核外电子数，难度不大，根据所学知识即可完成．7．〔3分〕〔2021•模拟〕对于反中的能量变化，以下表述正确的选项是〔〕A．断学键的过程会放出能量B．氧化反均为吸热反C．加热才能发生的反一是吸热反D．放热反中，反物的总能量大于生成物的总能量考点：化学反的能量变化规律；吸热反和放热反．.分析：A、断裂化学键需要吸收能量；B、反吸热还是放热决与反物与生成物的能量上下，与反类型无关；C、反吸热还是放热决与反物与生成物的能量上下，与反条件无关；D、当反物的总能量大于生成物的总能量时反放热．解答：解：A、断裂化学键需要吸收能量，故A错误；B、燃烧都是氧化反，并且都是放热反，故B错误；C、燃烧都是放热反，但需要加热到着火点，故C错误；D、当反物的总能量大于生成物的总能量时反放热，故D正确；应选D．点评：此题主要考查的是吸热反与放热反的判断，属于的根底知识点的考查，难度不大．8．〔3分〕〔2021•模拟〕以下过程不属于化学变化的是〔〕A．裂解B．工业制钠C．蛋白质的盐析D．煤的液化考点：物理变化与化学变化的区别与联系．.分析：化学变化是指有物质生成的变化，物理变化是指没有物质生成的变化，化学变化和物理变化的本质区别是否有物质生成，据此分析判断．A．裂解指的是使长链烃断裂为各种短链气态烃和少量液态烃，属于化学变化；B．电解熔融氯化钠，生成单质钠，属于化学变化；C．蛋白质的盐析指的是白质溶液中参加无机盐，使蛋白质溶解度降低而析出的过程，属于物理变化；D．煤的液化指的是把固体炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术，属于化学变化．解答：解：A．裂解：使长链烃断裂为各种短链气态烃和少量液态烃，有物质生成，属于化学变化，故A错误；B．工业制钠：电解熔融氯化钠，生成单质钠，有物质生成，属于化学变化，故B错误；C．蛋白质的盐析：蛋白质溶液中参加无机盐，使蛋白质溶解度降低而析出的过程，无物质生成，属于物理变化，故C正确；D．煤的液化：把固体炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术，有物质生成，属于化学变化，故D错误；应选C．点评：此题考查物理变化与化学变化的判断，难度不大．要注意化学变化和物理变化的本质区别是否有物质生成．9．〔3分〕〔2021•模拟〕以下生活中常见物质的俗名与化学式相对的是〔〕A．生石灰﹣Ca〔OH〕2B．醋酸﹣C2H4O2 C．石膏﹣2CaSO4•H2O D．小苏打﹣KHCO3考点：常见元素的名称、符号、离子符号．.分析：A、生石灰是氧化钙；B、醋酸为乙酸；C、石膏是D、小苏打是碳酸氢钠，据此解答即可．解答：解：A、生石灰是氧化钙，化学式为CaO，故A错误；B、醋酸为乙酸，分子式为C2H4O2，故B正确；C、石膏是二水合硫酸钙，化学式为CaSO4•2H2O，故C错误；D、小苏打是碳酸氢钠，化学式为NaHCO3，故D错误，应选B．点评：此题主要考查的是生活中常见物质的化学式、俗名，难度不大，注意石膏的写法以及2的含义是解决此类题的关键．10．〔3分〕〔2021•模拟〕将以下固体投入适量水中，再滴加酚酞，溶液不会变为的是〔〕A．Na B．Na2O C．Na2CO3D．NaCl考点：钠的重要化合物；钠的化学性质．.分析：滴入酚酞，溶液不会变为，说明溶液不呈碱性，结合Na以及对化合物的性质的解答该题．解答：解：A．钠和水反生成氢氧化钠和氢气，溶液呈碱性，参加酚酞变红，故A不选；B．参加氧化钠，和水反生成氢氧化钠，溶液呈碱性，参加酚酞变红，故B不选；C．Na2CO3水解呈碱性，参加酚酞变红，故C不选；D．NaCl不和水反，加水只稀释溶液，溶液为中性溶液，滴入酚酞，溶液不会变为，故D选．应选D．点评：此题考查钠及其化合物的性质，为高频考点，侧重于对元素化合物知识的综合理解和运用的考查，难度不大，注意相关根底知识的积累．11．〔3分〕〔2021•模拟〕2SO2+O2⇌2SO3△H＜0是工业上接触法制硫酸的重要反．以下关于该反的说法不正确的选项是〔〕A．增加O2的浓度提高SO2的转化率B．利用该反放出的热量对SO2、O2预热C．降低温度能加快反的速率D．即使增大压强也不能使SO2转化为SO3考点：化学平衡的影响因素；化学反速率的影响因素．.分析：A、增大一种反物浓度，另一种反物转化率增大；B、该反放热，反放出的热量可以预热反物；C、降温反速率减慢；D、可逆反不能完全转化为生成物．解答：解：A．增加O2的浓度，平衡正向移动，二氧化硫转化率增大，故A正确；B．工业生产中利用反放出的热量对SO2、O2预热，故B正确；C．降低温度，活化分子百分数减小，反速率减小，故C错误；D．可逆反反物不可能完全转化，故D正确；应选C．点评：此题考查化学反速率以及化学平衡的影响因素，注意相关根底知识的学习和积累，难度不大，注意可逆反不能完全转化．12．〔3分〕〔2021•模拟〕在含有较多NH4+、Ba2+、NO3ˉ、Clˉ的溶液中还能大量共存的离子是〔〕A．Ag+B．H+C．SO42ˉD．OHˉ考点：离子共存问题．.分析：A．银离子与氯离子反生成氯化银沉淀；B．氢离子不与题干中四种离子反；C．硫酸根离子与钡离子反生成硫酸钡沉淀；D．氢氧根离子与铵根离子反生成弱电解质一水合氨．解答：解：A．Ag+、Cl﹣之间反生成难溶物氯化银，在溶液中不能大量共存，故A错误；B．H+不反NH4+、Ba2+、NO3﹣、Cl﹣，在溶液中能够大量共存，故B正确；C．SO42﹣、Ba2+之间反生成难溶物硫酸钡，在溶液中不能大量共存，故C错误；D．NH4+、OH﹣之间反生成一水合氨，在溶液中不能大量共存，故D错误；应选B．点评：此题考查了离子共存的判断，题目难度中，注意掌握离子反发生条件，明确常见的离子不能共存的情况，如：发生复分解反、发生氧化复原反，试题培养了学生灵活用根底知识的能力．13．〔3分〕〔2021•模拟〕如图是某有机物分子的比例模型，黑色的是碳原子，白色的是氢原子，灰色的是氧原子．关于该物质的说法正确的选项是〔〕A．能使紫色石蕊变红B．能与Na2CO3反C．能发生酯化反D．不能发生氧化反考点：有机物的结构和性质．.分析：通过题意结合图片知，该物质的结构简式为CH3CH2OH，为乙醇，根据乙醇的性质来解答．解答：解：A．CH3CH2OH不能电离出氢离子，不能使紫色石蕊变红，故A错误；B．CH3CH2OH与碳酸钠不反，故B错误；C．CH3CH2OH能与CH3COOH发生酯化反，故C正确；D．CH3CH2OH能发生催化氧化生成乙醛，故D错误．应选C．点评：此题考查学生利用比例模型来分析CH3CH2OH分子，为高频考点，难度不大，明确模型中碳、氢、氧原子的大小及个数是解答此题的关键．14．〔3分〕〔2021•模拟〕以下化学用语正确的选项是〔〕A．氯化钠的电子式：B．聚氯乙烯的结构简式：C．硫离子的结构示意图：D．碳酸氢铵的电离方程式：NH4HCO3=NH4++H++CO32ˉ考点：电子式、化学式或化学符号及名称的综合；原子结构示意图；电离方程式的书写．.分析：A．氯化钠为离子化合物，电子式中需要标出阴阳离子；B．聚氯乙烯为氯乙烯通过加聚反生成的，据此判断其结构简式；C．硫离子的核电荷数为16，不是18；D．碳酸氢铵在溶液中电离出铵根离子和碳酸氢根离子，碳酸氢根离子不能拆开．解答：解：A．氯化钠属于离子化合物，钠离子用化学式表示，氯离子需要标出所带电荷及最外层电子，氯化钠正确的电子式为：，故A错误；B ．氯乙烯通过加聚反生成聚氯乙烯，那么聚氯乙烯的结构简式为：，故B正确；C．硫离子的核电荷数为16，核外电子总数为18，最外层为8个电子，硫离子正确的结构示意图为：，故C错误；D．碳酸氢铵为强电解质，在溶液中完全电离，其正确的电离方程式为：NH4HCO3=NH4++HCO3﹣，故D错误；应选B．点评：此题考查了常见化学用语的判断，题目难度中，注意掌握电子式、结构简式、离子结构示意图、电子式化学用语的书写原那么，试题侧重考查学生的标准答题能力．15．〔3分〕〔2021•模拟〕反2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2↑+2Na2SO4+H2O可制备高效消毒剂ClO2．对于该反，以下说法正确的选项是〔〕A．H2SO4是氧化剂B．NaClO3被氧化C．ClO2是氧化产物D．Na2SO3是复原剂考点：氧化复原反．.分析：该反中，氯元素化合价由+5价变为+4价，硫元素化合价由+4价变为+6价，得电子化合价降低的反物是氧化剂，失电子化合价升高的反物是复原剂，氧化剂被复原生成复原产物，复原剂被氧化生成氧化产物，据此分析解答；解答：解：该反中，氯元素化合价由+5价变为+4价，硫元素化合价由+4价变为+6价，A．硫酸在反前后化合价不变，所以既不是氧化剂也不是复原剂，故A错误；B．氯酸钠中氯元素化合价由+5价变为+4价，得电子作氧化剂，被复原，故B错误；C．氯酸钠中氯元素化合价由+5价变为+4价，得电子作氧化剂生成ClO2是复原产物，故C错误；D．Na2SO3中硫元素化合价由+4价变为+6价，失电子化合价升高的反物是复原剂，故D 正确；应选D；点评：此题考查了氧化复原反，根据元素化合价变化结合根本概念来分析解答即可，易错选项是A，注意硫酸的作用，为易错点．16．〔3分〕〔2021•模拟〕用N A表示阿伏加德罗常数的值．以下判断正确的选项是〔〕A．常温常压下，44gCO2中含有的氧原子数目为2N AB．状况下，2LH2O含有的分子数目为N AC．1mol•L﹣1K2SO4溶液中含有的钾离子数目为2N AD．1molFe在足量的Cl2中完全燃烧，转移的电子数目为2N A考点：阿伏加德罗常数．.分析：A、求出二氧化碳的物质的量，然后根据1mol二氧化碳中含2mol氧原子来计算；B、标况下，水为液态；C、溶液体积不明确；D、根据铁反后变为+3价来分析．解答：解：A、44g二氧化碳的物质的量为1mol，而1mol二氧化碳中含2mol氧原子，故A正确；B、标况下，水为液态，不能利用Vm计算物质的量，故B错误；C、溶液体积不明确，故溶液中钾离子的个数无法计算，故C错误；D、铁反后变为+3价，故1mol铁失去3mol电子，故D错误．应选A．点评：此题考查了阿伏伽德罗常数的有关计算，熟练掌握公式的使用和物质的结构是解题关键，难度不大．17．〔3分〕〔2021•模拟〕以下表达正确的选项是〔〕①②③④A．①试管最终会充满水B．②试管中溶液变为血C．③试管中出现砖沉淀D．④CuSO4溶液中会形成一条光亮的通路考点：二价Fe离子和三价Fe离子的检验；体的重要性质；氮的氧化物的性质及其对环境的影响；葡萄糖的银镜反．.分析：A．二氧化氮和水发生反3NO2+H2O=2HNO3+NO；B．亚铁离子和KSCN溶液不反；C．葡萄糖含醛基，是复原性糖；D．体具有丁达尔效，溶液不产生丁达尔效．解答：解：A．二氧化氮和水发生反3NO2+H2O=2HNO3+NO，因为试管中含有NO，所以溶液不能充满整个试管，故A错误；B．亚铁离子和KSCN溶液不能反，不能检验亚铁离子，故B错误；C．葡萄糖含醛基，是复原性糖，和制氢氧化铜能生成砖沉淀，故C正确；D．CuSO4溶液是溶液，不是体，不具有丁达尔效，故不会形成一条光亮的通路，故D错误；应选C．点此题考查化学方案评价，侧重原理考查，涉及离子检验、体性质、混合物的别离和提评：纯知识点，明确物质性质是解此题关键，注意体和溶液的本质区别，知道亚铁离子、铁离子检验方法及现象，题目难度不大．18．〔3分〕〔2021•模拟〕以下反的离子方程式的书写正确的选项是〔〕A．锌粒与稀醋酸反：Zn+2H+=Zn2++H2↑B．硫酸铜溶液与氢氧化钡溶液反：Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓C．氯化铝溶液与过量氨水反：Al3++3OH﹣=Al〔OH〕3↓D．常温下，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气：Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+H2O考点：离子方程式的书写．.分析：A．醋酸为弱电解质，保存化学式；B．漏掉氢氧根离子与铜离子的反；C．一水合氨为弱电解质，保存化学式；D．∁常温下，氯气与氢氧化钠反生成氯化钠、次氯酸钠和水．解答：解：A．锌粒与稀醋酸反，离子方程式：Zn+2CH3COOH=Zn2++H2↑+2CH3COO﹣，故A错误；B．硫酸铜溶液与氢氧化钡溶液反，离子方程式：2H++2OH﹣+Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓+2H2O，故B错误；C．氯化铝溶液与过量氨水反，离子方程式：Al3++3NH3•H2O=Al〔OH〕3↓+3NH4+，故C错误；D．常温下，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，离子方程式：Cl2+2OH﹣=Cl﹣+ClO﹣+H2O，故D正确；应选：D．点评：此题考查了离子方程式的书写，明确反实质是解题关键，注意化学式的拆分，题目难度不大．19．〔3分〕〔2021•模拟〕将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转．以下针对该装置的说法正确的选项是〔〕A．将电能转换为化学能B．电子由铜片流出经导线到锌C．一段时间后，锌片质量减轻D．铜片一侧柠檬变蓝色，产生Cu2+考点：原电池和电解池的工作原理．.分析：锌比铜活泼，锌为负极，发生氧化反，电极方程式为Zn﹣2e﹣=Zn2+，铜为正极，发生复原反，电极方程式为2H++2e﹣=H2↑，以此解答．解答：解：A．该装置是将化学能转化为电能的装置，为原电池，故A错误；B．电子从负极锌流向正极铜，故B错误；C．锌易失电子作负极，铜作正极，所以锌片质量减轻，故C正确；D．铜片上电极方程式为2H++2e﹣=H2↑，所以铜片质量不变，故D错误．应选C．点评：此题考查了原电池原理，明确原电池和电解池的判断方法，再结合金属失电子的难易程度确正负极，难点是电极反式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，题目难度不大．20．〔3分〕〔2021•模拟〕以下方法不能到达目的是〔〕A．用苯萃取碘水中的碘单质B．用分液漏斗别离水与乙酸乙酯的混合物C．用酸性高锰酸钾溶液除去甲烷中混有的少量乙烯，以获得纯洁的甲烷D．常温下，将铁片浸入浓硫酸中片刻，取出洗净，再浸入CuSO4溶液中，无现象，能证明铁被浓硫酸钝化考点：化学方案的评价．.分析：A．萃取剂不能和原溶剂互溶，且溶质在萃取剂中溶解度大于在原溶剂中溶解度，萃取剂和溶质不反；B．互不相溶的液体可以采用分液方法别离；C．乙烯被酸性高锰酸钾氧化生成二氧化碳；D．常温下，铁和浓硫酸发生钝化现象．解答：解：A．碘在苯中的溶解度大于在水中的溶解度，苯和水不互溶，苯和碘不反，所以苯可以作萃取剂，故A正确；B．水和乙酸乙酯不互溶，所以可以采用分液方法别离，故B正确；C．乙烯被酸性高锰酸钾氧化生成二氧化碳，除去杂质又引进的杂质，可以用溴水除去甲烷中乙烯，故C错误；D．常温下，将铁片浸入浓硫酸中片刻，取出洗净，再浸入CuSO4溶液中，无现象，说明Fe和浓硫酸发生反导致铁性质发生变化，该现象是钝化现象，故D正确；应选C．点评：此题考查化学方案评价，为高考高频点，涉及物质的别离和提纯、钝化知识点，明确原理是解此题关键，会根据物质的性质采取适宜的方法别离、提纯物质，题目难度中．21．〔3分〕〔2021•模拟〕以下有机化学反方程式书写及反类型均正确的选项是〔〕A．CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl 加聚反B．CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O 酯化反C．+Br 2+HBr 加成反D．+HNO 3+H2O 取代反考点：取代反与加成反；化学方程式的书写．.分析：A、乙烯与氯化氢的反属于加成反；B、乙酸与乙醇发生酯化反；C、苯与液溴发生取代反；D、浓硝酸与苯在浓硫酸催化作用下发生取代反，但是注意硝基的正确书写．解答：解：A、乙烯与氯化氢的反属于加成反，不是加聚反，故A错误；B、乙酸与乙醇发生酯化反，也属于取代反，故B正确；C、苯与液溴发生取代反，不是加成反故C错误；D 、苯易发生取代反，与浓硝酸、浓硫酸的混合酸共热时发生硝化反，即，故D错误，应选B．点评：此题考查有机化学反方程式的书写，为高频考点，把握常见有机物的性质、反类型为解答的关键，侧重根底知识的考查，题目难度不大．22．〔3分〕〔2021•模拟〕X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X是原子半径最小的元素，Y的最高正价与最低负价的代数和为0，Z的二价阳离子与氖原子具有相同的核外电子排布，W原子最外层电子数是最内层电子数的3倍，以下说法正确的选项是〔〕A．X与Y形成的化合物只有一种B．原子半径的大小顺序：r〔R〕＞r〔W〕＞r〔Y〕C．元素R的简单气态氢化物的热稳性比W的强D．Y的最高价氧化物对水化物的酸性比W的强考点：原子结构与元素周期律的关系．.分析：X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X是原子半径最小的元素，那么X为H元素；Z的二价阳离子与氖原子具有相同的核外电子排布，那么Z为Mg；W原子最外层电子数是最内层电子数的3倍，最外层电子数为6，原子序数大于Mg，故W为S元素，R原子序数大于W且为短周期主族元素，所以R为Cl；Y的最高正价与最低负价的代数和为0，原子序数小于Mg，处于ⅣA族，故Y为C元素，结合元素周期律与元素化合物性质解答．解答：解：X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期主族元素．X是原子半径最小的元素，那么X为H元素；Z的二价阳离子与氖原子具有相同的核外电子排布，那么Z为Mg；W原子最外层电子数是最内层电子数的3倍，最外层电子数为6，原子序数大于Mg，故W为S元素，R原子序数大于W且为短周期主族元素，所以R为Cl；Y的最高正价与最低负价的代数和为0，原子序数小于Mg，处于ⅣA族，故Y为C元素．A．H与C元素形成烃类物质，化合物种类繁多，故A错误；B．同周期元素原子序数依次增大，原子半径依次减小，电子层越多原子半径越大，故：r〔S〕＞r〔Cl〕＞r〔C〕，即r〔W〕＞r〔R〕＞r〔Y〕，故B错误；C．非金属性Cl＞S，故氢化物稳性HCl＞H2S，故C正确；D．Y、W的最高价氧化物的水化物分别为碳酸、硫酸，非金属性W＞Y，且碳酸是弱酸，而硫酸是强酸，所以酸性W＞Y，故D错误，应选C．点评：此题考查结构性质位置关系用，侧重对元素周期律的考查，推断元素是解题关键，注意对元素周期律的理解掌握．23．〔3分〕〔2021•模拟〕向500mL稀硝酸中参加一质量的铁粉，铁粉完全溶解后，放出NO气体5.6L〔状况〕，同时溶液质量增加9.3g，以下判断正确的选项是〔〕A．原溶液中投入铁粉物质的量是0.25molB．原溶液中的HNO3浓度是2.0mol/LC．反后的溶液中还可以溶解9.6g铜D．反后的溶液中c〔Fe2+〕：c〔Fe3+〕=1：2考点：氧化复原反的计算．.分溶液质量增重为参加反Fe的质量与生成NO的质量之差，再根据电子转移守恒列方程计析：算溶液中n〔Fe2+〕、n〔Fe3+〕，进而计算该题．解答：解：生成NO 的物质的量为=0.25mol，设Fe2+、Fe3+的物质的量分别为xmol、ymol，由溶液质量增重9.3g，那么：〔x+y〕mol×56g/mol﹣0.25mol×30g/mol=9.3g，由电子转移守恒，那么：2xmol+3ymol=0.25mol×3，联立方程，解得x=0.15、y=0.15，反后c〔Fe2+〕：c〔Fe3+〕为=0.15：0.15=1：1，A．原溶液中投入铁粉物质的量是0.15mol+0.15mol=0.3mol，故A错误；B．n〔HNO3〕=2n〔Fe2+〕+3n〔Fe3+〕+n〔NO〕=2×0.15mol+3×0.15mol+0.25mol=1mol，c〔HNO3〕==2mol/L，故B正确；C．由反2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可知，还可溶解0.075molCu，质量为0.075mol×64g/mol=4.8g，故C错误；D．由以上计算可知反后的溶液中c〔Fe2+〕：c〔Fe3+〕=1：1，故D错误．应选B．点评：此题考查氧化复原反的计算、氧化复原反根本概念，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，利用电子转移守恒计算，难度中．二、非选择题〔本3题，共31分〕24．〔5分〕〔2021•模拟〕〔1〕良好的生态环境可以提升生活质量．①近几年来，我国屡次出现大范围雾霾天气，许多城市发布PM重度污染警报．以下行为能缓解城市大气中PM浓度的是 b 〔填字母〕．a．燃放烟花爆竹 b．为城市主干道洒水保洁 c．大面积土建工程②垃圾无害化处理有利于保护生态环境．以下有关生活垃圾的处理合理的是 b〔填字母〕．a．废旧塑料露天燃烧 b．用厨房垃圾生产沼气 c．废旧电池就地填埋③选择环保的装修材料可以有效地减少居室污染．劣质合板释放的主要污染物是 c 〔填字母〕．a．NO b．CO c．甲醛④光化学烟雾主要是氮氧化物所造成的．工业上可用氨气在催化剂作用下与之反生成对空气无污染的物质．请写出氨气与二氧化氮反的化学方程式：6NO2+8NH37N2+12H2O ．考点：常见的生活环境的污染及治理．.分析：〔1〕①PM指的是空气中的粉尘；a、燃放烟花爆竹由于火药爆炸产生大量的烟尘；b、为城市主干道洒水保洁使空气中的粉尘吸水后变大而降到地面；c、大面积土建工程会引起扬尘；②用厨余垃圾生产沼气变废为宝；废旧塑料露天燃烧产生有毒有害气体，废旧电池中含有重金属，就地填埋会对水土造成严重污染；③劣质合板释放的主要污染物是甲醛，释放后造成室内污染；④氨气和二氧化氮反生成无污染的物质，那么生成氮气与水．解答：解：〔1〕①PM指的是空气中的粉尘，a、燃放烟花爆竹由于火药爆炸产生大量的烟尘，故a不选；b、为城市主干道洒水保洁使空气中的粉尘吸水后变大而降到地面，故b选；c、大面积土建工程会引起扬尘，故c不选；应选b；②用厨余垃圾生产沼气变废为宝；废旧塑料露天燃烧产生有毒有害气体，废旧电池中含有重金属，就地填埋会对水土造成严重污染，应选b；③甲醛能使蛋白质变性，是劣质合板释放的主要污染物，造成室内污染，应选c；④氨气和二氧化氮反生成无污染的物质，那么生成氮气与水，反方程式为：6NO2+8NH37N2+12H2O，。

不同气氛下硫酸铝高温分解热力学分析

不同气氛下硫酸铝高温分解热力学分析郑光亚;陈正杰;辜芳;王伟杰;师一博;夏举佩;刘成龙【摘要】采用HSC Chemistry软件对硫酸铝在不同气氛下的分解过程进行热力学计算,并将软件计算的结果与理论推导值进行比较,两种算法的结果相近,说明可使用HSC Chemistry软件计算此类热力学过程,且计算更为方便.不同气氛下热力学计算结果表明:氧化气氛下,硫酸铝最难分解,起始分解温度高达800℃;H2还原及无烟煤弱还原气氛下,分解反应较易进行,H2还原气氛下常温下就能进行,而无烟煤弱还原气氛下,起始分解温度为60℃.同时,从热力学角度考察了分解过程中中间产物Al2 S3存在的可能性,热力学分析表明,还原气氛下,硫酸铝分解过程中存在中间产物Al2 S3,氧化气氛下没有Al2 S3生成.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2019(030)003【总页数】6页(P248-253)【关键词】硫酸铝;分解;气氛;热力学;HSCChemistry【作者】郑光亚;陈正杰;辜芳;王伟杰;师一博;夏举佩;刘成龙【作者单位】昆明理工大学化学工程学院, 云南昆明650500;昆明理工大学冶金与能源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学化学工程学院, 云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院, 云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院, 云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院, 云南昆明650500;宁夏师范学院化学化工学院, 宁夏固原756000【正文语种】中文【中图分类】TQ133.1随着工业生产的发展，工业固废数量日益增加[1-3].尤其是矿山开采、洗选、拜耳法生产等行业排放量最大，而含铝化合物工业固废在其中占较大的比例.因此，这类固废成为生产氧化铝的较佳原料，也是其最主要的应用领域.主要包含粉煤灰、煤矸石、赤泥、铝灰和铝土矿选尾矿等.这些含铝工业固废是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，目前主要以堆积为主，大量堆放不仅会造成环境污染[4-6]，甚至引发地质灾害[7-11].因此，开发利用这些含铝工业固废，不仅具有经济效益，而且具有环境效益.为了响应国家“十三五”[12]规划目标以及顺应时代前进步伐，从含铝化合物工业固废中提取氧化铝生产相关化工产品就自然而然地成为了当今化工研究的热点.目前，从含铝工业固废中提取氧化铝的方法主要有酸法、碱法、烧结法[13-16]，碱法由于碱用量大，铝回收率低，残渣量大存在二次污染且资源利用不合理，而烧结法能耗高，是国家规定禁用的技术工艺，故含铝工业固废综合回收氧化铝的适宜方法为酸法.含铝工业固废经活化、酸化、溶出、过滤等操作步骤，获得硫酸盐酸溶液和酸渣[17-18]，硫酸盐酸溶液经喷雾干燥[19]后得到以硫酸铝为主的固体，在高温下会分解释放SO2，这是一个十分复杂的物理化学过程[20]，温度和气氛对其影响显著.国内外很多学者对硫酸盐的热分解体系进行了研究[21]，针对的对象主要有硫酸镁、硫酸钙和硫酸钡等[22-25]，主要关注分解温度或是分解产物随温度变化的情况，缺乏对系统热力学、动力学以及反应机理方面的探讨.在热解硫酸铝的研究基础上，迄今为止，仅研究了硫酸铝的自身煅烧反应，即硫酸铝在氧化气氛下的分解反应；而其分解过程中可能存在的中间产物Al2S3在生产金属铝过程中起着至关重要的作用.例如，戴永年等[26]研究了低价硫化铝、低价氧化铝、低价卤化铝(包括低价氟化铝、氯化铝、溴化铝)等低价化合物的热分解方法，用于从硅铝合金中提取金属铝及高纯铝的制备，其中Al2S3作为中间体，在制备金属铝的反应过程中贡献较大.本文拟通过HSC Chemistry软件对硫酸铝在不同气氛下的分解过程进行热力学计算，将计算结果与理论推导值进行比较，从热力学角度考察分解过程中中间产物Al2S3存在的可能性，研究结果对硫酸铝高温分解研究具有一定的参考意义.1 HSC软件计算HSC Chemistry是世界上使用最广泛的集成热力学数据库软件，由芬兰奥托昆普(OUTOKUMPU)研究中心开发研制，其中最新的7.0版本拥有一个超过20000种无机物详细热力学性质的数据库以及针对不同应用而设计的22个计算模块，其模拟图表可以被编辑，数据可以各种形式导出，以便于第三方软件进行分析和作图.作为比较成熟的综合热力学数据库，HSC Chemistry软件目前已被广泛应用于化学、化工、冶金、材料、环保等多个领域[27].利用HSC Chemistry，可以计算多种约束条件下的多元多相平衡条件，计算结果以图形或表格的形式输出，更加直观[28].采用HSC Chemistry中Reaction Equation模块，计算不同气氛下硫酸铝分解反应的吉布斯自由能△G.硫酸铝在各种气氛下的分解反应如式(1)-(3)所示.在氧化气氛下Al2(SO4)3 = Al2O3 + 3SO2(g) + 1.5O2(g)(1)在H2还原气氛下Al2(SO4)3 + 3H2(g) = Al2O3 + 3SO2(g) + 3H2O(2)在无烟煤弱还原气氛下Al2(SO4)3 + 1.5C = Al2O3 + 3SO2(g) + 1.5CO2(g)(3)运用HSC Chemistry中Reaction Equation模块计算各种气氛下硫酸铝分解吉布斯自由能△G，计算结果如图1所示.图1 HSC Chemistry计算吉布斯自由能△G与温度T的关系Fig.1 HSC Chemistry calculates the relationship between Gibbs free energy △G and temperature T从图1中可以看出，三种气氛下，△G值均随着反应温度的升高而降低.升高相同温度，△G值(反应的吉布斯自由能变化值)变化幅度不同.反应朝着△G值降低的方向进行，当其值小于零时，反应才有可能发生.反应在一定温度下能否进行，可根据该反应的自由能变化△G值大小来判断.氧化气氛下，当温度达到800 ℃时，△G < 0，无烟煤弱还原气氛下相应的温度为60 ℃，而在常温、氢气气氛下，△G就小于零.计算结果表明，氧化气氛下硫酸铝的分解难度最大，无烟煤弱还原和氢气气氛下硫酸铝分解较易进行.在无烟煤弱还原和氢气气氛下，硫酸铝分解反应的起始温度均低于800 ℃，这表明从热力学的角度来看，硫酸铝在无烟煤弱还原和氢气气氛下的分解反应要明显优于氧化气氛下的分解反应.2 理论推导计算是指反应物与产物各自处在纯态及标准压力下的摩尔反应吉布斯函数.由Kirchhoff’s Law，可得(4)若Cp,m=a+bT+cT2(5)则△rCp=△a+△bT+△cT2(其中，令得(6)式中：标准反应热；△a、△b、△c-热容常数；反应温度T时的标准反应热.将T=298.15 K，△H0(298 K)值代入(6)式，再由Gibbs-Helmholtz方程式，即[∂(△G/T)/∂T]p=-△H/T2得：-(1/6)△cT3+IF(7)将值代入上式可得积分常数I值，继而可求出不同温度下的值.查得各物质的热力学数据见表1.表1 各物质的热力学数据Table 1 Thermodynamic data for each substance 物质名称Cp=a+bT+cT2/ (J·mol-1·K-1)ab·103c·106△rHθm/(kJ·mol-1)△rGθm/(kJ·mol-1)CO226.7542.26-14.25-393.51-394.36O236.160.85-0.43100H226.884.35-0.3300H2O29.1614.49-2.02-241.82-228.57Al2(SO4)3737.255.02-11.35-3 434.98-3 091.93Al2O3229.630.88-3.54-1 669.79-1 576.41SO243.4310.63-0.59-296.81-300.10C17.154.27-8.7900热容与温度的关系是较为复杂的，假若限定温度的范围，任意相的热容均可由表达式恰当地表达出来：△Cp=△a+△bT+△cT2.通过理论推导计算得到结果，如图2所示.与图1比较，计算结果相当.在氧化气氛下，温度为800 ℃时，△G = 20.293 kJ·mol-1；无烟煤弱还原气氛下，温度为150 ℃时，△G = 142.601 kJ·mol-1；氢气气氛下，温度为150 ℃时，△G =82.262 kJ·mol-1.因此，可使用HSC Chemistry软件计算此类热力学过程，比通过理论推导计算更为方便.3 中间产物Al2S3的热力学分析导致还原气氛下硫酸铝分解温度较容易进行的可能原因是：还原气氛下有中间产物Al2S3 生成，而在氧化气氛下没有Al2S3生成.生成中间产物Al2S3的反应为吸热反应，因此，温度越高，△G值就越小.为此，本文对不同气氛下硫酸铝分解生成硫化铝的反应进行热力学计算，从热力学角度分析反应的可能性.图2 理论计算吉布斯自由能△G与温度T的关系Fig.2 Theoretical calculation of the relationship between Gibbs free energy △G and temperature T在三种气氛下，硫酸铝分解生成中间产物的化学反应式可能为：在氧化气氛下Al2(SO4)3 = Al2S3 + 6O2(g)(8)在H2还原气氛下Al2(SO4)3 + 12H2(g) = Al2S3 + 12H2O(9)在无烟煤弱还原气氛下Al2(SO4)3 + 6C = Al2S3 + 6CO2(g)(10)运用HSC Chemistry中Reaction Equation模块计算，结果如表2所示.从热力学角度来看，在氧化气氛下，硫酸铝分解产物中不可能有硫化铝，△G始终大于零，并随着温度升高而逐渐增大；而在H2、无烟煤弱还原气氛中△G始终小于零，随着温度升高，逐渐减小，在还原气氛下硫酸铝分解存在中间产物硫化铝，与硫酸铝分解构成竞争反应[29].综上所述，可以推测，还原气氛下硫酸铝分解时，先生成Al2S3，随后Al2S3与Al2(SO4)3发生固-固反应，化学反应方程式如式(11)所示.Al2S3 + 3Al2(SO4)3 = 4Al2O3 + 12SO2(g)(11)表2 HSC Chemistry热力学计算结果Table 2 Thermodynamic calculation results by HSC Chemistry氧化气氛H2气氛无烟煤弱还原气氛T/℃△G/(kJ·mol-1)T/℃△G/(kJ·mol-1)T/℃△G/(kJ·mol-1)4002 267.91925-383.9252595.5866002 048.86150-363.0495067.4308001 832.83875-342.9267539.2661 0001 619.523100-323.48610011.1141 2001 408.648125-304.674125-17.0121 4001 195.248150-286.450150-45.1001600979.108175-268.789175-73.1441 800765.001200-251.675200-101.1382 000552.931225-235.104225-129.0774 结论1) HSC Chemistry软件可用于硫酸铝高温分解反应的热力学计算；2) 不同气氛下热力学计算结果表明：氧化气氛下，硫酸铝最难分解，起始分解温度高达800 ℃；H2还原及无烟煤弱还原气氛下，分解反应较易进行，H2还原气氛下常温下就可进行，而无烟煤弱还原气氛下，起始分解温度为60 ℃；3) 热力学分析表明，还原气氛下，硫酸铝分解过程中存在中间产物Al2S3，氧化气氛下没有Al2S3生成.参考文献：【相关文献】[1] 李燕. 关于资源型城市工业固废综合利用的思考[J]. 消费导刊, 2018(13): 134.LI Y. 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