Question

8．某工业含锰酸性废水的主要成分为MnSO₄，另外还存在Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等离子．现以该废水为原料，制备高纯的碳酸锰，工业流程如下：

（1）加入MnO₂的作用是MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O（用离子方程式表示）．
（2）下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀时的pH

	开始沉淀时的pH	沉淀完全时的pH
Fe3+	1.5	3.1
Fe2+	6.5	9.7
Al3+	3.3	5.2
Mn2+	7.8	10.4

依据表中数据判断，用氨水调节溶液的pH应至5.2．
（3）滤渣X的主要成分为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，滤液中的溶质为MnSO₄、（NH₄）₂SO₄．
（4）已知反应1中会产生一种气体，则该反应的化学方程式为2NH₄HCO₃+MnSO₄=MnCO₃+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
（5）判断水洗步骤中沉淀已洗净的方法是取最后一次的洗涤液于试管中，加入BaCl₂溶液和稀硝酸，若无白色沉淀，说明已洗净．
（6）制得的碳酸锰可用于工业上电解法冶炼金属锰．该生产中需先将碳酸锰溶于强酸，配成电解液，写出该反应的离子方程式MnCO₃+2H⁺=Mn²⁺+CO₂↑+H₂O．

Answer 1

分析 （1）加入MnO₂，做氧化剂，氧化Fe²⁺；
（2）根据表中数据可知，氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2，氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7，所以调节pH在5.2，
（3）调节pH在5.2，Fe³⁺和Al³⁺均以Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀状态存在，滤液中的溶质为MnSO₄、（NH₄）₂SO₄；
（4）NH₄HCO₃与MnSO₄生成CO₂、MnCO₃、（NH₄）₂SO₄和H₂O；
（5）MnCO₃沉淀中附有SO₄^2-，通过检验沉淀中是否含有SO₄^2-，来确定沉淀洗涤干净与否；
（6）碳酸锰溶于强酸生成Mn²⁺、CO₂和H₂O．

解答 解：（1）加入MnO₂，做氧化剂，氧化Fe²⁺，离子方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）根据表中数据可知，氢氧化铝完成沉淀的pH为5.2，氢氧化铁完全沉淀的pH为3.7，所以调节pH在5.2，
故答案为：5.2；
（3）调节pH在5.2，Fe³⁺和Al³⁺均以Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀状态存在，即滤渣的成分为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃，滤液中的溶质为MnSO₄、（NH₄）₂SO₄；
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；MnSO₄、（NH₄）₂SO₄；
（4）NH₄HCO₃与MnSO₄生成CO₂、MnCO₃、（NH₄）₂SO₄和H₂O，化学方程式为2NH₄HCO₃+MnSO₄=MnCO₃+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
故答案为：2NH₄HCO₃+MnSO₄=MnCO₃+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（5）MnCO₃沉淀中附有SO₄^2-，通过检验沉淀中是否含有SO₄^2-，来确定沉淀洗涤干净与否，取最后一次的洗涤液于试管中，加入BaCl₂溶液和稀硝酸，若无白色沉淀，说明已洗净；
故答案为：取最后一次的洗涤液于试管中，加入BaCl₂溶液和稀硝酸，若无白色沉淀，说明已洗净；
（6）碳酸锰溶于强酸生成Mn²⁺、CO₂和H₂O，离子方程式为MnCO₃+2H⁺=Mn²⁺+CO₂↑+H₂O；
故答案为：MnCO₃+2H⁺=Mn²⁺+CO₂↑+H₂O．

点评 本题考查了铁盐和亚铁盐的相互转变、常见离子的检验方法、难溶电解质的溶解平衡及离子方程式的书写，题目难度中等，解题关键是合理分析题中生成流程及表中离子完全沉淀时的数据的含义，试题培养了学生分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．