Question

【題目】[化學(xué)——選修2：化學(xué)與技術(shù)]

研究人員研制利用低品位軟錳礦漿(主要成分是MnO2)吸收硫酸廠的尾氣SO2，制備硫酸錳的生產(chǎn)流程如下：

已知：浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn2＋，還含有少量的Fe2＋、Al3＋、Ca2＋、Pb2＋等其他金屬離子。PbO2的氧化性大于MnO2。

有關(guān)金屬離子的半徑、形成氫氧化物沉淀時(shí)的pH見(jiàn)下表，陽(yáng)離子吸附劑吸附金屬離子的效果見(jiàn)下圖

離子	離子半徑 (pm)	開(kāi)始沉淀時(shí) 的pH	完全沉淀時(shí) 的pH
Fe2＋	74	7.6	9.7
Fe3＋	64	2.7	3.7
Al3＋	50	3.8	4.7
Mn2＋	80	8.3	9.8
Pb2＋	121	8.0	8.8
Ca2＋	99	－	－

（1）浸出過(guò)程中生成Mn2+反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________，

（2）Fe2＋被氧化的過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式________________________。

（3）在氧化后的液體中加入石灰漿，用于調(diào)節(jié)pH，pH應(yīng)調(diào)節(jié)至_______________范圍。

（4）陽(yáng)離子吸附劑可用于除去雜質(zhì)金屬離子。請(qǐng)依據(jù)圖、表信息回答，決定陽(yáng)離子吸附劑吸附效果的因素有______________________等（寫(xiě)二點(diǎn)）。

（5）吸附步驟除去的主要離子為_(kāi)__________________________。

（6）電解MnSO4 、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn，寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式_______________。

Answer 1

【答案】（1）SO2＋MnO2＝MnSO4

（2）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O

（3）4.7≤pH<8.3（3分）

（4）吸附時(shí)間、金屬離子半徑、金屬離子電荷

（5）Pb2＋、Ca2＋（2分）；（6）Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2↓＋4H+

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題意在浸出過(guò)程中生成Mn2+反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2＋MnO2＝MnSO4；

（2）將Fe2+氧化為Fe3+過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋MnO2＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O。

（3）在氧化后的液體中加入石灰漿，用于調(diào)節(jié)pH值，此處調(diào)節(jié)pH值用到的儀器是pH計(jì)。使Fe3＋沉淀完全的pH為3.7，而Mn2＋開(kāi)始形成沉淀的pH為8.3，因此應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為4.7 ≤pH<8.3。

（4）根據(jù)題目提供的表格數(shù)據(jù)可知決定陽(yáng)離子吸附劑吸附效果的因素有吸附時(shí)間、金屬離子的半徑 、金屬離子的電荷；

（5）吸附步驟除去的主要離子為Pb2＋、Ca2＋；

（6）電解MnSO4 、ZnSO4和H4SO4的混合溶液可制備MnO2和Zn，Mn元素的化合價(jià)由+2價(jià)升高到+4價(jià)，失去2個(gè)電子發(fā)生氧化反應(yīng)，用H+平衡電荷，用水配平原子，則該電解池的陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式為Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2↓＋4H+。