Question

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：使MnSO₄充分转化为MnCO₃；

 

；

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：“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．
综上分析：
（1）根据反应物和生成物即可写出反应的化学方程式；
（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）加Na₂S会引入杂质钠离子，增大回收的（NH₄）₂SO₄中Na⁺含量；
（4）“根据放电顺序，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，故答案为2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
（5）“根据反应物和生成物即可写出反应的离子方程式；
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．

解答： 解：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．
（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，
故答案为：MnO₂+SO₂═MnSO₄或H₂O+SO₂=H₂SO₃、MnO₂+H₂SO₃═MnSO₄+H₂O；
（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，故答案为：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，故答案为：Na₂S会增大回收的（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，故答案为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^-

50℃  .

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；NH₄HCO₃受热分解损失，
故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-

50℃  .

MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；NH₄HCO₃与H⁺反应，防止MnCO₃沉淀溶解损失；NH₄HCO₃受热分解损失．

点评：本题考查学生对元素及其化合物的主要性质的掌握、书写电极反应方程式、阅读题目获取新信息能力、对工艺流程的理解等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与综合运用知识、信息分析解决问题能力．