题目内容
【题目】硫酸锰是一种重要的化工中间体，是锰行业研究的热点。一种以高硫锰矿(主要成分为含锰化合物及FeS)为原料制备硫酸锰的工艺流程如下：
已知：①“混合焙烧”后烧渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金属离子在水溶液中的平衡浓度与pH的关系如图所示(25℃)：
③此实验条件下Mn2+开始沉淀的pH为7.54；当离子浓度≤105mol·L1时，可认为离子沉淀完全。
请回答：
（1）传统工艺处理高硫锰矿时，不经“混合焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，其缺点为____。
（2）“氧化”时，发生反应的离子方程式为____。若省略“氧化”步骤，造成的后果是____。
（3）“中和除杂”时，生成沉淀的主要成分为____(填化学式)。
（4）“氟化除杂”时，若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉淀完全，需维持c(F-)不低于____。(已知：Ksp(MgF2)=6.4×1010；Ksp(CaF2)=3.6×1012)
（5）“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为_____。
（6）用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2，电解过程中阳极的电极反应式为____。
【答案】产生硫化氢等气体，污染环境 MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O Fe2+与Mn2+沉淀区有重叠，造成Mn2+损失(或Fe2+去除不完全,影响产品纯度) Fe(OH)3、Al(OH)3 8×103mol·L1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+
【解析】
高硫锰矿（主要成分为含锰化合物及FeS）与氧化锰矿混合焙烧，得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO，加入硫酸，得到Mn2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+的酸性溶液，加入二氧化锰将亚铁离子氧化为铁离子便于除去，再加入碳酸钙中和，将铁离子与铝离子以氢氧化物的形式除去，加入MnF2除杂，使溶液中的Mg2+沉淀完全，此时溶液中的金属离子为锰离子，加入碳酸铵发生Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，加入硫酸溶解硫酸锰，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸锰的水合物，据此分析。
（1）高锰矿含有FeS，传统工艺处理高硫锰矿时，不经“混合焙烧”，而是直接用H2SO4浸出，产生硫化氢等气体，污染环境；故答案为：产生硫化氢等气体，污染环境；
（2）氧化时用二氧化锰氧化亚铁离子，离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；若省略“氧化”步骤，根据图表Fe2+与Mn2+沉淀区有重叠，造成Mn2+损失(或Fe2+去除不完全，影响产品纯度)；故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；Fe2+与Mn2+沉淀区有重叠，造成Mn2+损失(或Fe2+去除不完全,影响产品纯度)；
（3）“中和除杂”时，铁离子与铝离子与加入的碳酸根离子之间发生双水解反应得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀；故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3；
（4）已知：Ksp(MgF2)=6.4×1010，若使溶液中的Mg2+沉淀完全，需维持c(F)不低于
，故答案为：8×103mol·L1；
（5）“碳化结晶”时，发生反应的离子方程式为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；
故答案为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；
（6）用惰性电极电解MnSO4溶液可制备MnO2，电解过程中阳极发生氧化反应，元素化合价升高，故为硫酸锰失去电子生成二氧化锰，电极反应式为：Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+，故答案为：Mn2++2H2O2e=MnO2+4H+。
【题目】由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引用了各界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，该反应的能量变化如图所示：
(1)上述反应平衡常数K的表达式为_______________，温度降低，平衡常数K_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)＝_______。
t/min | 0 | 2 | 5 | 10 | 15 |
n(CO2)/mol | 1 | 0.75 | 0.5 | 0.25 | 0.25 |
(3)下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_______(填写序号字母)
a．及时分离出CH3OH气体
b．适当升高温度
c．保持容器的容积不变，再充入1 mol CO2和3 mol H2
d．选择高效催化剂
