Question

為了回收利用SO₂，研究人員研制了利用低品位軟錳礦漿（主要成分是MnO₂）吸收高溫焙燒含硫廢渣產生的SO₂廢氣，制備硫酸錳晶體的生產流程，其流程示意圖如下：

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⁺等其他金屬離子．有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時的pH見下表：

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH	加堿溶解的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7	＞8.5
Mn2+	8.3	9.8

請回答下列問題：
（1）寫出浸出過程中主要反應的化學方程式：______．
（2）寫出氧化過程中主要反應的離子方程式：______．
（3）在氧化后的液體中加入石灰漿，用于調節pH，pH應調節至______．
（4）濾渣的主要成分有______．
（5）下列各組試劑中，能準確測定尾氣中SO₂含量的是______．（填編號）
a．NaOH溶液、酚酞試液 b．稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液 c．碘水、淀粉溶液  d．氨水、酚酞試液
（6）已知廢氣中SO₂濃度為6.4g/m³，軟錳礦漿對SO₂的吸收率可達90%，則處理1000m³廢氣，可得到硫酸錳晶體質量為______kg．

Answer 1

【答案】分析：（1）從流程圖看，浸出過程是軟錳礦漿（MnO₂）與SO₂的反應．
（2）雜質離子中只有Fe²⁺具有還原性，可以被MnO₂在酸性條件下氧化成Fe³⁺；
（3）從表可以看出，只要調節pH值在4.7～8.3間，大于4.7可以將Fe³⁺和Al³⁺除去，小于8.3是防止Mn²⁺也沉淀；
（4）Fe³⁺、Al³⁺陽離子通過調pH值，轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，同時生成微溶的硫酸鈣；
（5）根據物質間能發生幾步反應分析；
（6）利用硫原子守恒，被吸收的SO₂的物質的量等于硫酸錳晶體的物質的量．
解答：解：（1）低品位軟錳礦漿的主要成分是MnO₂，通入SO₂浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn²⁺，則MnO₂與SO₂發生氧化還原反應，反應的化學方程式為SO₂+MnO₂=MnSO₄．
故答案為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；
（2）雜質離子中只有Fe²⁺具有還原性，可以被MnO₂在酸性條件下氧化成Fe³⁺，反應的離子方程式為2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（3）雜質中含有Fe³⁺、Al³⁺陽離子，從圖可表以看出，大于4.7可以將Fe³⁺和Al³⁺除去，小于8.3是防止Mn²⁺也沉淀，所以只要調節pH值在4.7～8.3間即可．
故答案為：4.7～8.3；
（4）Fe³⁺、Al³⁺陽離子通過調pH值，轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，同時生成微溶的硫酸鈣，所以濾渣主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁、硫酸鈣．
故答案為：氫氧化鐵、氫氧化鋁、硫酸鈣；
（5）a．二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉和二氧化硫、水又能反應生成亞硫酸氫鈉，有兩步反應，所以無法準確測定尾氣中SO₂含量，故a錯誤．
 b．稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液和二氧化硫能發生氧化還原反應而使溶液褪色，只發生一步反應，所以能準確測定尾氣中SO₂含量，故b正確．
 c．碘和二氧化硫能發生氧化還原反應而使溶液褪色，只發生一步反應，所以能準確測定尾氣中SO₂含量，故c正確．
d．氨水和二氧化硫反應生成亞硫酸銨，亞硫酸銨和二氧化硫和水又能反應生成亞硫酸氫銨，有兩步反應，所以無法準確測定尾氣中SO₂含量，故d錯誤．
故答案為：b、c；
（6）根據硫原子守恒，被吸收的SO₂的物質的量等于硫酸錳晶體的物質的量，所以硫酸錳晶體的質量為=15210g=15.21kg．
故答案為：15.21kg．
點評：本題以制備硫酸錳的生產流程為知識載體，考查化學反應的書寫，及除雜中的問題，題目難度中等，本題注意把握數據處理能力和圖象分析能力．