Question

【題目】硫酸錳是重要的微量元素肥料之一，易溶于水，難溶于乙醇。工業上用軟錳礦（主要成分是MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2）通過如下簡化流程既可脫除燃煤尾氣中的SO2，又能制備硫酸錳晶體，實現了資源的綜合利用：

請回答下列問題：

（1）上述流程中第一步浸錳脫硫的好處是_________（答出一點即可）。

（2）寫出浸錳過程中軟錳礦中的MnO2發生的化學方程式_________。

（3）通過實驗如何判定濾液Ⅰ中已加入足量H2O2 __________；加MnCO3的目的是調節溶液的pH，使濾液Ⅰ中的相關離子形成沉淀而除去，請寫出 “過濾 Ⅱ”中所得濾渣的主要成分有________。

（4）已知硫酸錳晶體和硫酸鎂晶體的溶解度曲線如圖所示。

請寫出步驟Ⅰ操作_________、趁熱過濾；為了保證產品的純度，同時又減少產品的損失，應選擇下列溶液中的________（填選項字母）進行洗滌，實驗效果最佳。

A 乙醇 B 飽和K2SO4溶液 C 蒸餾水 D 乙醇水溶液

（5）濾液Ⅱ還可通過加入過量NH4HCO3進行“50℃碳化”得到高純碳酸錳，反應的離子方程式為_________。“50℃碳化”可能的原因是：_________。

Answer 1

【答案】實現了廢棄物的綜合利用或減少了酸雨的發生 MnO2＋SO2 =MnSO4 取已加入一定量的H2O2的濾液Ⅰ少許置于試管中，加入少量的MnO2若有氣體逸出即說明H2O2 足量。（若用K3[Fe(CN)6]檢驗Fe2+ 亦可給分） Fe(OH)3；Al(OH)3 在60℃下蒸發結晶 D 2HCO3-＋Mn2+=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑ 若溫度過高NH4HCO3易分解，不利于碳酸錳的生成，溫度低反應速率慢

【解析】

軟錳礦（主要成分是MnO2，含有少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2）加入稀硫酸后， Fe2O3、Al2O3、MgO分別轉變為Fe2(SO4)3 ，Al 2(SO4)3，Mg SO4，二氧化硅做為濾渣除去，MnO2與二氧化硫反應生成硫酸錳，加入過氧化氫是為了檢驗二氧化錳是否反應完，再加碳酸錳，除去Fe2(SO4)3 ，Al 2(SO4)3，Mg SO4和MnSO4晶體用蒸發結晶法分離。

(1)根據題意，通過如下簡化流程既可脫除燃煤尾氣中的SO2，又能制備硫酸錳晶體，實現了資源的綜合利用，上述流程中第一步浸錳脫硫是為了實現了廢棄物的綜合利用，減少了酸雨的發生；

(2)浸錳過程中軟錳礦中的MnO2與SO2反應，生成硫酸錳，化學方程式為MnO2＋SO2 = MnSO4；

(3)檢驗H2O2是否過量，在二氧化錳做催化劑的條件下是否分解釋放氧氣，或者加入含Fe2+的K3[Fe(CN)6的溶液，H2O2過量會氧化Fe2+，藍色沉淀會褪色，則判斷方法為取已加入一定量的H2O2的濾液Ⅰ少許置于試管中，加入少量的MnO2若有氣體逸出即說明H2O2足量(或取已加入一定量的H2O2的濾液Ⅰ少許置于試管中，加入含Fe2+的K3[Fe(CN)6] 溶液，若藍色沉淀褪色，則說明H2O2 足量)；加MnCO3調節溶液的pH，將Fe3+，Al3+生成難溶于水的氫氧化物，所得濾渣的主要成分有Fe(OH)3 ，Al(OH)3；

(4)從圖像可以看出，在60℃下，硫酸錳晶體的溶解度變化不大，硫酸鎂晶體的溶解度變化較大，溫度越高，溶解度越大，所以在60℃下蒸發結晶，可以得到較多的硫酸錳晶體，趁熱過濾；根據溶解度曲線可知，硫酸錳晶體與雜質硫酸鎂相比，雜質跟易溶于水需用水洗滌，但為減少產品的損失，應控制水的比例，則洗滌硫酸錳時最好選擇乙醇的水溶液最好；

(5)硫酸錳加入NH4HCO3制得碳酸錳，錳離子和碳酸根離子發生雙水解反應2HCO3-＋Mn2+ = MnCO3↓＋H2O＋CO2↑；50℃碳化，說明反應不超過50℃最佳，由于碳酸氫銨易分解，生成氨氣，二氧化碳和水，一旦碳酸氫銨分解，不利于碳酸錳的生成，但是溫度也不能太低，溫度太低，反應速率太慢。