Question

【题目】工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下(软锰矿的主要成分是MnO2，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质)：

（1）一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO4，该反应的化学方程式为______________________。

（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为______________________。

（3）“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是_______________________________________。

（4）“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为____________________________。

（5）“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为_______________________________________。“50℃碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因是______________________________________（写两种）。

（6）已知：25℃时，KW=1.0×10－14，Kb(NH3·H2O)=1.75×10－5。在(NH4)2SO4溶液中，存在如下平衡：

NH4++H2ONH3·H2O+H+，则该反应的平衡常数为____________________。

Answer 1

【答案】 MnO2＋SO2===MnSO4或H2O＋SO2 ===H2SO3、MnO2＋H2SO3===MnSO4＋H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na＋含量 4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O Mn2＋＋2HCO3－　　MnCO3↓＋CO2↑＋H2O 使MnSO4充分转化为MnCO3； NH4HCO3受热易分解，造成损失；NH4HCO3能与H+反应，防止MnCO3沉淀溶解损失 5.7×10-10

【解析】由流程可知，“脱硫浸锰”环节：二氧化硫与软锰矿浆作用生成硫酸锰和少量的硫酸铝、硫酸亚铁等，二氧化硅不反应经过滤成为滤渣Ⅰ；氧化环节：双氧水可将亚铁离子氧化为铁离子；加氨水调节溶液的pH=5～6把铁离子和铝离子转化为沉淀除去；加硫化铵把重金属转化为沉淀除去；通过电解得到金属锰；在阳极液中加碳酸氢铵得碳酸锰和硫酸铵等，据此分析解答。

（1）“脱硫浸锰”生成MnSO4的反应的化学方程式为 MnO2＋SO2＝MnSO4或H2O＋SO2＝H2SO3、MnO2＋H2SO3＝MnSO4＋H2O；（2）加入氨水沉淀金属阳离子，“滤渣2”中主要成分的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3；（3）“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是 加Na2S会引入钠离子，增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量；（4）“电解”时用惰性电极，阳极应该是水电离出的氢氧根离子放电，电极反应式为 2H2O-4e-=O2↑+4H+或4OH--4e-=O2↑+2H2O；（5）“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为 Mn2＋＋2HCO3－　　MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；原溶液显酸性，且碳酸氢铵受热易分解，故“50℃碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因是NH4HCO3与H+反应，防止MnCO3沉淀溶解损失，以及防止NH4HCO3受热分解损失；（6）根据方程式NH4++H2ONH3·H2O+H+可知反应的平衡常数＝。