Question

【題目】硫酸錳是一.種重要的化工原料，在農業、電化學和建筑等領域均有廣泛應用。以含錳廢料(含有MnO2 、CuO、Fe和少量CaO)為原料制備MnSO4的一種流程如下：

已知：

I .燒渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO。

II.難溶電解質的溶度積常數如下表所示：

回答下列問題：

(1)“焙燒”過程加入煤粉的主要作用為___________________________。

(2)“酸浸”時所加稀H2SO4不宜過量太多的原因為______________________________.濾渣1的主要成分為_____________________(填化學式)。

(3)“氧化”過程中主要反應的離子方程式為__________________。

(4)“調pH為4”的目的為______________________；若“溶液”中c(Cu2+ )=0.022 mol/L，“濾液2”的體積是“溶液”體積的2倍，則“調pH為4”時Cu2+是否開始沉淀____________(通過計算說明)。

(5)(NH4)2S的電子式為___________________。

(6)已知：(NH4)2SO4與MnSO4的溶解度曲線如圖所示。“操作”主要包括蒸發濃縮_______、過濾 、洗滌、干燥；其中用乙醇代替水洗滌的原因為__________，需控制溫度為____( 填選項字母)得到產品最多。

A.10°C B.40 °C C.60 °C D.100°C

Answer 1

【答案】作還原劑 避免“調pH為4”時會消耗過多的堿 CaSO4、Cu MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀過濾除去 濾液2中c(Cu2+)=0.011 mol/L，c(OH-)=1×10-10 mol/L，則Qc[Cu(OH)2]=0.11×(1×10-10)2=1.1×10-22<Ksp c[Cu(OH)2]，所以Cu2+未開始形成沉淀 降溫結晶 減少因溶解而造成的損失，且乙醇揮發帶走水分，便于干燥 A

【解析】

含錳廢料與煤粉在高溫下混合，其中MnO2與C反應產生MnO，CuO與C反應產生Cu單質，同時得到含有CO的氣體，得到的燒渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO，然后同稀硫酸酸浸，其中MnO、CuO、Fe反應變為Mn2+、Cu2+、Fe2+，CaO反應產生溶解度較小的CaSO4進入濾渣1中，而Cu不能溶解，進入濾渣1，向濾液1中加入MnO2，可在酸性條件下氧化Fe2+為Fe3+，然后調節溶液的pH=4，可以使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀過濾除去，濾渣2成分為Fe(OH)3，向濾液2中加入(NH4)2S，其電離產生的S2-與溶液中Cu2+形成CuS沉淀過濾出去，進入濾渣3中，濾液3中含有的Mn2+、SO42-、NH4+等，根據溶解度曲線可知從濾液3中提取MnSO4采用的操作過程為：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到MnSO4，結合乙醇易揮發，會帶走水分，便于干燥，結合溫度對物質溶解度的影響分析溫度控制范圍。

(1)由流程中物質轉化關系可知在焙燒時加入煤粉可以與MnO2反應轉化為MnO，因此煤粉的作用是作還原劑；

(2)“酸浸”時所加稀H2SO4不宜過量太多的原因是若過多，調節pH=4時就會消耗過多的堿，由信息可知加入稀硫酸可將CaO轉化為CaSO4，同時焙燒時CuO轉化為Cu不溶于稀硫酸，故濾渣1的主要成分是CaSO4和Cu；

(3)“氧化”過程中MnO2在酸性條件下將Fe2+氧化為Fe3+，主要反應的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

(4)“調pH為4”的目的是將Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀過濾除去。濾液2的體積是溶液體積的2倍，則濾液2中c(Cu2+)=0.011 mol/L，c(OH-)=mol/L=1×10-10 mol/L，則Qc[Cu(OH)2]=0.011×(1×10-10)2=1.1×10-22<Ksp c[Cu(OH)2]，所以Cu2+未開始形成沉淀；

(5)(NH4)2S是離子化合物，由NH4+與S2-通過離子鍵結合而成，其電子式為；

(6)由溶解度曲線可知：從濾液3中提取MnSO4的操作主要包括蒸發濃縮、降溫結晶、過濾、洗滌、干燥。MnSO4易溶于水，用乙醇代替水洗滌就可以減少因溶解而造成的損失，且乙醇易揮發帶走水分，便于干燥，根據溶解度曲線可知溫度可知在10℃時所得產品最多，故合理選項是A。