Question

【题目】硫酸锰是重要的微量元素肥料之一，易溶于水，难溶于乙醇。工业上用软锰矿（主要成分是MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2）通过如下简化流程既可脱除燃煤尾气中的SO2，又能制备硫酸锰晶体，实现了资源的综合利用：

请回答下列问题：

（1）上述流程中第一步浸锰脱硫的好处是_________（答出一点即可）。

（2）写出浸锰过程中软锰矿中的MnO2发生的化学方程式_________。

（3）通过实验如何判定滤液Ⅰ中已加入足量H2O2 __________；加MnCO3的目的是调节溶液的pH，使滤液Ⅰ中的相关离子形成沉淀而除去，请写出 “过滤 Ⅱ”中所得滤渣的主要成分有________。

（4）已知硫酸锰晶体和硫酸镁晶体的溶解度曲线如图所示。

请写出步骤Ⅰ操作_________、趁热过滤；为了保证产品的纯度，同时又减少产品的损失，应选择下列溶液中的________（填选项字母）进行洗涤，实验效果最佳。

A 乙醇 B 饱和K2SO4溶液 C 蒸馏水 D 乙醇水溶液

（5）滤液Ⅱ还可通过加入过量NH4HCO3进行“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为_________。“50℃碳化”可能的原因是：_________。

Answer 1

【答案】实现了废弃物的综合利用或减少了酸雨的发生 MnO2＋SO2 =MnSO4 取已加入一定量的H2O2的滤液Ⅰ少许置于试管中，加入少量的MnO2若有气体逸出即说明H2O2 足量。（若用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+ 亦可给分） Fe(OH)3；Al(OH)3 在60℃下蒸发结晶 D 2HCO3-＋Mn2+=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑ 若温度过高NH4HCO3易分解，不利于碳酸锰的生成，温度低反应速率慢

【解析】

软锰矿（主要成分是MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2）加入稀硫酸后， Fe2O3、Al2O3、MgO分别转变为Fe2(SO4)3 ，Al 2(SO4)3，Mg SO4，二氧化硅做为滤渣除去，MnO2与二氧化硫反应生成硫酸锰，加入过氧化氢是为了检验二氧化锰是否反应完，再加碳酸锰，除去Fe2(SO4)3 ，Al 2(SO4)3，Mg SO4和MnSO4晶体用蒸发结晶法分离。

(1)根据题意，通过如下简化流程既可脱除燃煤尾气中的SO2，又能制备硫酸锰晶体，实现了资源的综合利用，上述流程中第一步浸锰脱硫是为了实现了废弃物的综合利用，减少了酸雨的发生；

(2)浸锰过程中软锰矿中的MnO2与SO2反应，生成硫酸锰，化学方程式为MnO2＋SO2 = MnSO4；

(3)检验H2O2是否过量，在二氧化锰做催化剂的条件下是否分解释放氧气，或者加入含Fe2+的K3[Fe(CN)6的溶液，H2O2过量会氧化Fe2+，蓝色沉淀会褪色，则判断方法为取已加入一定量的H2O2的滤液Ⅰ少许置于试管中，加入少量的MnO2若有气体逸出即说明H2O2足量(或取已加入一定量的H2O2的滤液Ⅰ少许置于试管中，加入含Fe2+的K3[Fe(CN)6] 溶液，若蓝色沉淀褪色，则说明H2O2 足量)；加MnCO3调节溶液的pH，将Fe3+，Al3+生成难溶于水的氢氧化物，所得滤渣的主要成分有Fe(OH)3 ，Al(OH)3；

(4)从图像可以看出，在60℃下，硫酸锰晶体的溶解度变化不大，硫酸镁晶体的溶解度变化较大，温度越高，溶解度越大，所以在60℃下蒸发结晶，可以得到较多的硫酸锰晶体，趁热过滤；根据溶解度曲线可知，硫酸锰晶体与杂质硫酸镁相比，杂质跟易溶于水需用水洗涤，但为减少产品的损失，应控制水的比例，则洗涤硫酸锰时最好选择乙醇的水溶液最好；

(5)硫酸锰加入NH4HCO3制得碳酸锰，锰离子和碳酸根离子发生双水解反应2HCO3-＋Mn2+ = MnCO3↓＋H2O＋CO2↑；50℃碳化，说明反应不超过50℃最佳，由于碳酸氢铵易分解，生成氨气，二氧化碳和水，一旦碳酸氢铵分解，不利于碳酸锰的生成，但是温度也不能太低，温度太低，反应速率太慢。