Question

工業(yè)上常利用低品位軟錳礦漿(主要成分是MnO₂)來(lái)吸收含SO₂的廢氣，最終制得硫酸錳晶體(MnSO₄·H₂O)，其主要流程如下：

已知：浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn²⁺，還含有少量的Fe²⁺、Al³⁺等其他金屬離子。有關(guān)金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

離子	開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7
Mn2+	8.3	9.8

 
（1）軟錳礦漿中通入含SO₂廢氣后，發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。
（2）浸出液中加入MnO₂粉末的目的是____________；反應(yīng)的離子方程式是___________________。
（3）溶液中加入石灰漿來(lái)調(diào)節(jié)pH，其作用是_________________；pH應(yīng)調(diào)節(jié)的范圍是__________。
（4）濾渣的主要成分是________________________________________________(用化學(xué)式表示)。

Answer 1

（12分，每空2分）（1）SO₂＋MnO₂＝MnSO₄ 
（2）將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；2Fe²⁺＋MnO₂＋4H⁺＝2Fe³⁺＋Mn²⁺＋2H₂O
（3）使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；4.7≤pH＜8.3 （4）Fe(OH)₃、Al(OH)₃、CaSO₄

試題分析：（1）低品位軟錳礦漿的主要成分是MnO₂，通入SO₂浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn²⁺，這說(shuō)明MnO₂與SO₂發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO₂＋MnO₂＝MnSO₄。
（2）雜質(zhì)離子中Fe²⁺完全沉淀時(shí)的pH大于Mn²⁺開(kāi)始沉淀時(shí)的pH，所以必須利用其還原性將其氧化成鐵離子而除去。由于MnO₂具有氧化性，能把亞鐵離子氧化生成Fe³⁺，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺＋MnO₂＋4H⁺＝2Fe³⁺＋Mn²⁺＋2H₂O。
（3）溶液的雜質(zhì)離子Fe³⁺、Al³⁺陽(yáng)離子，從圖可表以看出，大于4.7可以將Fe³⁺和Al³⁺除去，但不能超過(guò)8.3，以防止Mn²⁺也沉淀，所以只要調(diào)節(jié)pH值在4.7≤pH＜8.3間即可。
（4）Fe³⁺、Al³⁺等金屬陽(yáng)離子通過(guò)調(diào)pH值，轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，同時(shí)還生成微溶性的硫酸鈣，所以濾渣主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁、硫酸鈣，其化學(xué)式分別是Fe(OH)₃、Al(OH)₃、CaSO₄。