Question

【題目】硫酸錳是一.種重要的化工原料，在農(nóng)業(yè)、電化學(xué)和建筑等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。以含錳廢料(含有MnO2 、CuO、Fe和少量CaO)為原料制備MnSO4的一種流程如下：

已知：

I .燒渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO。

II.難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表所示：

回答下列問(wèn)題：

(1)“焙燒”過(guò)程加入煤粉的主要作用為___________________________。

(2)“酸浸”時(shí)所加稀H2SO4不宜過(guò)量太多的原因?yàn)?/span>______________________________.濾渣1的主要成分為_____________________(填化學(xué)式)。

(3)“氧化”過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為__________________。

(4)“調(diào)pH為4”的目的為______________________；若“溶液”中c(Cu2+ )=0.022 mol/L，“濾液2”的體積是“溶液”體積的2倍，則“調(diào)pH為4”時(shí)Cu2+是否開(kāi)始沉淀____________(通過(guò)計(jì)算說(shuō)明)。

(5)(NH4)2S的電子式為___________________。

(6)已知：(NH4)2SO4與MnSO4的溶解度曲線(xiàn)如圖所示。“操作”主要包括蒸發(fā)濃縮_______、過(guò)濾 、洗滌、干燥；其中用乙醇代替水洗滌的原因?yàn)?/span>__________，需控制溫度為____( 填選項(xiàng)字母)得到產(chǎn)品最多。

A.10°C B.40 °C C.60 °C D.100°C

Answer 1

【答案】作還原劑 避免“調(diào)pH為4”時(shí)會(huì)消耗過(guò)多的堿 CaSO4、Cu MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀過(guò)濾除去 濾液2中c(Cu2+)=0.011 mol/L，c(OH-)=1×10-10 mol/L，則Qc[Cu(OH)2]=0.11×(1×10-10)2=1.1×10-22<Ksp c[Cu(OH)2]，所以Cu2+未開(kāi)始形成沉淀 降溫結(jié)晶 減少因溶解而造成的損失，且乙醇揮發(fā)帶走水分，便于干燥 A

【解析】

含錳廢料與煤粉在高溫下混合，其中MnO2與C反應(yīng)產(chǎn)生MnO，CuO與C反應(yīng)產(chǎn)生Cu單質(zhì)，同時(shí)得到含有CO的氣體，得到的燒渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO，然后同稀硫酸酸浸，其中MnO、CuO、Fe反應(yīng)變?yōu)?/span>Mn2+、Cu2+、Fe2+，CaO反應(yīng)產(chǎn)生溶解度較小的CaSO4進(jìn)入濾渣1中，而Cu不能溶解，進(jìn)入濾渣1，向?yàn)V液1中加入MnO2，可在酸性條件下氧化Fe2+為Fe3+，然后調(diào)節(jié)溶液的pH=4，可以使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀過(guò)濾除去，濾渣2成分為Fe(OH)3，向?yàn)V液2中加入(NH4)2S，其電離產(chǎn)生的S2-與溶液中Cu2+形成CuS沉淀過(guò)濾出去，進(jìn)入濾渣3中，濾液3中含有的Mn2+、SO42-、NH4+等，根據(jù)溶解度曲線(xiàn)可知從濾液3中提取MnSO4采用的操作過(guò)程為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到MnSO4，結(jié)合乙醇易揮發(fā)，會(huì)帶走水分，便于干燥，結(jié)合溫度對(duì)物質(zhì)溶解度的影響分析溫度控制范圍。

(1)由流程中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知在焙燒時(shí)加入煤粉可以與MnO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為MnO，因此煤粉的作用是作還原劑；

(2)“酸浸”時(shí)所加稀H2SO4不宜過(guò)量太多的原因是若過(guò)多，調(diào)節(jié)pH=4時(shí)就會(huì)消耗過(guò)多的堿，由信息可知加入稀硫酸可將CaO轉(zhuǎn)化為CaSO4，同時(shí)焙燒時(shí)CuO轉(zhuǎn)化為Cu不溶于稀硫酸，故濾渣1的主要成分是CaSO4和Cu；

(3)“氧化”過(guò)程中MnO2在酸性條件下將Fe2+氧化為Fe3+，主要反應(yīng)的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

(4)“調(diào)pH為4”的目的是將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀過(guò)濾除去。濾液2的體積是溶液體積的2倍，則濾液2中c(Cu2+)=0.011 mol/L，c(OH-)=mol/L=1×10-10 mol/L，則Qc[Cu(OH)2]=0.011×(1×10-10)2=1.1×10-22<Ksp c[Cu(OH)2]，所以Cu2+未開(kāi)始形成沉淀；

(5)(NH4)2S是離子化合物，由NH4+與S2-通過(guò)離子鍵結(jié)合而成，其電子式為；

(6)由溶解度曲線(xiàn)可知：從濾液3中提取MnSO4的操作主要包括蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥。MnSO4易溶于水，用乙醇代替水洗滌就可以減少因溶解而造成的損失，且乙醇易揮發(fā)帶走水分，便于干燥，根據(jù)溶解度曲線(xiàn)可知溫度可知在10℃時(shí)所得產(chǎn)品最多，故合理選項(xiàng)是A。