Question

【題目】工業上利用軟錳礦漿煙氣脫硫吸收液制取電解錳，并利用陽極液制備高純碳酸錳、回收硫酸銨的工藝流程如下(軟錳礦的主要成分是MnO2，還含有硅、鐵、鋁的氧化物和少量重金屬化合物等雜質)：

（1）一定溫度下，“脫硫浸錳”主要產物為MnSO4，該反應的化學方程式為______________________。

（2）“濾渣2”中主要成分的化學式為______________________。

（3）“除重金屬”時使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是_______________________________________。

（4）“電解”時用惰性電極，陽極的電極反應式為____________________________。

（5）“50℃碳化”得到高純碳酸錳，反應的離子方程式為_______________________________________。“50℃碳化”時加入過量NH4HCO3，可能的原因是______________________________________（寫兩種）。

（6）已知：25℃時，KW=1.0×10－14，Kb(NH3·H2O)=1.75×10－5。在(NH4)2SO4溶液中，存在如下平衡：

NH4++H2ONH3·H2O+H+，則該反應的平衡常數為____________________。

Answer 1

【答案】 MnO2＋SO2===MnSO4或H2O＋SO2 ===H2SO3、MnO2＋H2SO3===MnSO4＋H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 Na2S會增大回收的(NH4)2SO4中Na＋含量 4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O Mn2＋＋2HCO3－　　MnCO3↓＋CO2↑＋H2O 使MnSO4充分轉化為MnCO3； NH4HCO3受熱易分解，造成損失；NH4HCO3能與H+反應，防止MnCO3沉淀溶解損失 5.7×10-10

【解析】由流程可知，“脫硫浸錳”環節：二氧化硫與軟錳礦漿作用生成硫酸錳和少量的硫酸鋁、硫酸亞鐵等，二氧化硅不反應經過濾成為濾渣Ⅰ；氧化環節：雙氧水可將亞鐵離子氧化為鐵離子；加氨水調節溶液的pH=5～6把鐵離子和鋁離子轉化為沉淀除去；加硫化銨把重金屬轉化為沉淀除去；通過電解得到金屬錳；在陽極液中加碳酸氫銨得碳酸錳和硫酸銨等，據此分析解答。

（1）“脫硫浸錳”生成MnSO4的反應的化學方程式為 MnO2＋SO2＝MnSO4或H2O＋SO2＝H2SO3、MnO2＋H2SO3＝MnSO4＋H2O；（2）加入氨水沉淀金屬陽離子，“濾渣2”中主要成分的化學式為Fe(OH)3、Al(OH)3；（3）“除重金屬”時使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是 加Na2S會引入鈉離子，增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量；（4）“電解”時用惰性電極，陽極應該是水電離出的氫氧根離子放電，電極反應式為 2H2O-4e-=O2↑+4H+或4OH--4e-=O2↑+2H2O；（5）“50℃碳化”得到高純碳酸錳，反應的離子方程式為 Mn2＋＋2HCO3－　　MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；原溶液顯酸性，且碳酸氫銨受熱易分解，故“50℃碳化”時加入過量NH4HCO3，可能的原因是NH4HCO3與H+反應，防止MnCO3沉淀溶解損失，以及防止NH4HCO3受熱分解損失；（6）根據方程式NH4++H2ONH3·H2O+H+可知反應的平衡常數＝。