Question

【题目】硫酸锰是一.种重要的化工原料，在农业、电化学和建筑等领域均有广泛应用。以含锰废料(含有MnO2 、CuO、Fe和少量CaO)为原料制备MnSO4的一种流程如下：

已知：

I .烧渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO。

II.难溶电解质的溶度积常数如下表所示：

回答下列问题：

(1)“焙烧”过程加入煤粉的主要作用为___________________________。

(2)“酸浸”时所加稀H2SO4不宜过量太多的原因为______________________________.滤渣1的主要成分为_____________________(填化学式)。

(3)“氧化”过程中主要反应的离子方程式为__________________。

(4)“调pH为4”的目的为______________________；若“溶液”中c(Cu2+ )=0.022 mol/L，“滤液2”的体积是“溶液”体积的2倍，则“调pH为4”时Cu2+是否开始沉淀____________(通过计算说明)。

(5)(NH4)2S的电子式为___________________。

(6)已知：(NH4)2SO4与MnSO4的溶解度曲线如图所示。“操作”主要包括蒸发浓缩_______、过滤 、洗涤、干燥；其中用乙醇代替水洗涤的原因为__________，需控制温度为____( 填选项字母)得到产品最多。

A.10°C B.40 °C C.60 °C D.100°C

Answer 1

【答案】作还原剂 避免“调pH为4”时会消耗过多的碱 CaSO4、Cu MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去 滤液2中c(Cu2+)=0.011 mol/L，c(OH-)=1×10-10 mol/L，则Qc[Cu(OH)2]=0.11×(1×10-10)2=1.1×10-22<Ksp c[Cu(OH)2]，所以Cu2+未开始形成沉淀 降温结晶 减少因溶解而造成的损失，且乙醇挥发带走水分，便于干燥 A

【解析】

含锰废料与煤粉在高温下混合，其中MnO2与C反应产生MnO，CuO与C反应产生Cu单质，同时得到含有CO的气体，得到的烧渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO，然后同稀硫酸酸浸，其中MnO、CuO、Fe反应变为Mn2+、Cu2+、Fe2+，CaO反应产生溶解度较小的CaSO4进入滤渣1中，而Cu不能溶解，进入滤渣1，向滤液1中加入MnO2，可在酸性条件下氧化Fe2+为Fe3+，然后调节溶液的pH=4，可以使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去，滤渣2成分为Fe(OH)3，向滤液2中加入(NH4)2S，其电离产生的S2-与溶液中Cu2+形成CuS沉淀过滤出去，进入滤渣3中，滤液3中含有的Mn2+、SO42-、NH4+等，根据溶解度曲线可知从滤液3中提取MnSO4采用的操作过程为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MnSO4，结合乙醇易挥发，会带走水分，便于干燥，结合温度对物质溶解度的影响分析温度控制范围。

(1)由流程中物质转化关系可知在焙烧时加入煤粉可以与MnO2反应转化为MnO，因此煤粉的作用是作还原剂；

(2)“酸浸”时所加稀H2SO4不宜过量太多的原因是若过多，调节pH=4时就会消耗过多的碱，由信息可知加入稀硫酸可将CaO转化为CaSO4，同时焙烧时CuO转化为Cu不溶于稀硫酸，故滤渣1的主要成分是CaSO4和Cu；

(3)“氧化”过程中MnO2在酸性条件下将Fe2+氧化为Fe3+，主要反应的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

(4)“调pH为4”的目的是将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去。滤液2的体积是溶液体积的2倍，则滤液2中c(Cu2+)=0.011 mol/L，c(OH-)=mol/L=1×10-10 mol/L，则Qc[Cu(OH)2]=0.011×(1×10-10)2=1.1×10-22<Ksp c[Cu(OH)2]，所以Cu2+未开始形成沉淀；

(5)(NH4)2S是离子化合物，由NH4+与S2-通过离子键结合而成，其电子式为；

(6)由溶解度曲线可知：从滤液3中提取MnSO4的操作主要包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。MnSO4易溶于水，用乙醇代替水洗涤就可以减少因溶解而造成的损失，且乙醇易挥发带走水分，便于干燥，根据溶解度曲线可知温度可知在10℃时所得产品最多，故合理选项是A。