Question

【題目】工業上利用軟錳礦漿進行煙氣脫硫并制備MnSO4和Mg(OH)2的工藝流程如圖所示(已知軟錳礦的主要成分是MnO2，還含有Fe、A1、Mg、Zn、Ni、Si等元素)。

已知：Ksp[Mg(OH)2]=4.9×10－12，Kb(NH3·H2O)=1.8×10－5。

（1）“脫硫浸錳”中軟錳礦漿吸收SO2的化學方程式為______________________。

（2）向浸出液中添加適量MnO2的作用是_____________；濾渣2的主要成分是__________。

（3）“沉錳”的離子方程式為____________________________。

（4）“沉錳”過程中pH和溫度對Mn2+和Mg2+沉淀率的影響如圖所示。

①由圖可知，“沉錳”的合適條件是________________________。

②當溫度高于45℃時，Mn2+和Mg2+沉淀率變化的原因是___________________________。

（5）將NH3通入0．015mol·L－1MgSO4溶液中，使Mg2+恰好完全沉淀即溶液中c(Mg2+)=1.0×10－5mol·L－1，此時溶液中NH3·H2O的物質的量濃度為________________(忽略反應前后溶液體積的變化，計算結果保留2位小數)。

Answer 1

【答案】MnO2+SO2=MnSO4 將Fe2+氧化為Fe3 NiS和ZnS Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O 45℃、pH=7.5 當溫度高于45℃時，隨著溫度升高，NH4HCO3分解，c()下降，所以Mn2+沉淀率下降；同時隨著溫度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，所以Mg2+沉淀率增大 1.17mol·L-1

【解析】

軟錳礦的主要成分是MnO2，還含有Fe、A1、Mg、Zn、Ni、Si等元素，應均以金屬氧化物的形式存在，SiO2、MnO2與硫酸不反應，硫酸酸化的軟錳礦漿中含有Fe2+、A13+、Mg2+、Zn2+、Ni2+和SiO2、MnO2，通入含有SO2的煙氣將二氧化硫吸收，二氧化硫與軟錳礦漿中的MnO2作用生成生成Mn2+和SO42-，過濾后形成含有Mn2+、Fe2+、A13+、Mg2+、Zn2+、Ni2+、SO42-等的浸出液，二氧化硅不反應經過濾成為濾渣1，向浸出液中加入MnO2，將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+，加入氨水，調節pH值，使Fe3+、A13+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去，再向浸出液中加入硫化銨把Zn2+、Ni2+轉化為NiS和ZnS沉淀除去，過濾后得到的濾渣2為NiS和ZnS，向過濾后的濾液中加入氨水和碳酸氫銨，得到碳酸錳和含有Mg2+的溶液，向碳酸錳中加入硫酸得到硫酸錳，向含有Mg2+的溶液通入氨氣，得到氫氧化鎂，據此分析解答。

(1)“脫硫浸錳”中軟錳礦漿中，MnO2與SO2反應生硫酸錳，化學方程式為MnO2+SO2=MnSO4；

(2)根據分析，向浸出液中添加適量MnO2的作用是將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+；濾渣2的主要成分是NiS和ZnS；

(3)根據分析，向過濾后的濾液中加入氨水和碳酸氫銨，得到碳酸錳和含有Mg2+的溶液，“沉錳”的離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3H2O=MnCO3↓+ NH4++H2O；

(4)①由圖可知，“沉錳”的合適條件是：溫度控制在45℃左右， pH=7.5左右錳離子的沉淀率最高；

②當溫度高于45℃時，Mn2+和Mg2+沉淀率變化的原因是：沉錳是要加入碳酸氫銨，銨鹽受熱易分解，當溫度高于45℃時，隨著溫度升高，NH4HCO3分解，c(CO32-)下降，所以Mn2+沉淀率下降；同時隨著溫度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，所以Mg2+沉淀率增大；

(5) Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=4.9×10－12，c2(OH-)==4.9×10－7，c(OH-)=7×10－4mol·L－1，NH3通入0.015mol·L－1MgSO4溶液中，Mg2+恰好完全沉淀時生成硫酸銨，c(NH4+)= 2c(SO42-)=2×0.015 mol/L =0.03mol/L，一水合氨是弱電解質，電離方程式為：NH3·H2ONH4++OH-， Kb(NH3·H2O)==1.8×10－5，則NH3·H2O的物質的量濃度為=1.17mol/L。