Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組利用軟錳礦漿(主要成分是MnO2)吸收工業(yè)廢氣中的SO2，并制備硫酸錳的生產(chǎn)流程如下(浸出液的pH<2，其中除含Mn2+外，還含有少量Fe2+、Al3+、Ca2+等金屬離子)：

“操作1”的濾液通過(guò)陽(yáng)離子吸附劑除去Ca2+。金屬離子形成氫氧化物沉淀時(shí)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)浸出過(guò)程中被氧化的物質(zhì)的化學(xué)式為____________。

(2)氧化過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為_____________

(3)在氧化后的液體中加入石灰漿調(diào)節(jié)pH， pH 的范圍是__________。

(4)操作2包括蒸發(fā)濃縮、__________、 過(guò)濾、 洗滌、干燥等操作。

(5)為測(cè)定所得MnSO4·H2O的純度，準(zhǔn)確稱(chēng)取上述樣品1.720 g加入適量H2SO4和NH4NO3溶液，加熱使Mn2+全部氧化成Mn3+后，配成200 mL溶液。取20.00 mL該溶液，向其中逐滴加入0.0500 mol·L-1的FeSO4溶液，發(fā)生如下反應(yīng)： Fe2+ +Mn3+=== Fe3+ + Mn2+當(dāng)反應(yīng)恰好完全進(jìn)行時(shí)，共消耗FeSO4溶液19.50 mL。計(jì)算MnSO4·H2O的純度(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留四位有效數(shù)字)__

Answer 1

【答案】SO2 2Fe2++ MnO2 + 4H+===2Fe3++ Mn2++ 2H2O 4.7≤pH<8.3 冷卻結(jié)晶 95.80%

【解析】

軟錳礦漿主要成分是MnO2，吸收工業(yè)廢氣中的SO2后，浸出液的pH<2，其中含Mn2+，則發(fā)生氧化還原反應(yīng)MnO2+SO2=MnSO4，浸出液中加入二氧化錳后發(fā)生氧化還原反應(yīng)4H++MnO2+2Fe2+=Mn2++2Fe3++2H2O，再加入石灰漿調(diào)節(jié)pH，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，要除去Fe3+、Al3+，并防止Mn2+沉淀，需調(diào)節(jié)pH值在4.7~8.3；“操作1”的濾液通過(guò)陽(yáng)離子吸附劑除去Ca2+，過(guò)濾后得到含硫酸錳的溶液，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、 過(guò)濾、 洗滌、干燥得到硫酸錳晶體。

(1)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+，則與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+SO2=MnSO4，硫元素化合價(jià)升高，則SO2被氧化。

(2)雜質(zhì)離子中只有Fe2+具有還原性,可以被MnO2在酸性條件下氧化成Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++ MnO2 + 4H+===2Fe3++ Mn2++ 2H2O。

(3)雜質(zhì)中含有Fe3+、Al3+陽(yáng)離子，從圖中可以看出4.7可以將Fe3+和Al3+除去，小于8.3是防止Mn2+也沉淀，所以只要調(diào)節(jié)pH值4.7≤pH<8.3。

(4)操作1得到濾渣，說(shuō)明操作1應(yīng)為過(guò)濾，得到濾液蒸發(fā)濃縮后，冷卻結(jié)晶再過(guò)濾洗滌等，進(jìn)而制備純凈的硫酸錳；

(5)由題可知，Fe2+與Mn2+之間比例關(guān)系為1:1，即n(Fe2+)= n(Mn2+)，設(shè)MnSO4·H2O的純度為a，n(Fe2+)=0.01950 L×0.0500 mol/L，n(Mn2+)=，解得a=0.958=95.80%。