Question

工業(yè)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：使MnSO₄充分轉化為MnCO₃；

 

；

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：“脫硫浸錳”環(huán)節(jié)：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(huán)節(jié)：雙氧水可將亞鐵離子氧化為鐵離子；加氨水調節(jié)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．
綜上分析：
（1）根據反應物和生成物即可寫出反應的化學方程式；
（2）“濾渣2”中主要成分的化學式為Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）加Na₂S會引入雜質鈉離子，增大回收的（NH₄）₂SO₄中Na⁺含量；
（4）“根據放電順序，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，故答案為2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O
（5）“根據反應物和生成物即可寫出反應的離子方程式；
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．

解答： 解：由流程可知，“脫硫浸錳”環(huán)節(jié)：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(huán)節(jié)：雙氧水可將亞鐵離子氧化為鐵離子；加氨水調節(jié)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．
（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，
故答案為：MnO₂+SO₂═MnSO₄或H₂O+SO₂=H₂SO₃、MnO₂+H₂SO₃═MnSO₄+H₂O；
（2）“濾渣2”中主要成分的化學式為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，故答案為：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，故答案為：Na₂S會增大回收的（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，故答案為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^-

50℃  .

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；NH₄HCO₃受熱分解損失，
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-

50℃  .

MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；NH₄HCO₃與H⁺反應，防止MnCO₃沉淀溶解損失；NH₄HCO₃受熱分解損失．

點評：本題考查學生對元素及其化合物的主要性質的掌握、書寫電極反應方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對工藝流程的理解等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識、信息分析解決問題能力．