Question

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。PbSO4是一種微溶物質(zhì)。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	－	－

 

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）寫(xiě)出浸出過(guò)程中生成Mn2+反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（2）氧化過(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值，此處調(diào)節(jié)pH值用到的儀器是 ，應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為 。

（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；吸附步驟除去的主要離子為： 。

（5）CaSO4是一種微溶物質(zhì)，已知Ksp(CaSO4)=9.10×10—6�，F(xiàn)將c mol·L—1CaCl2溶液與2.00×10—2 mol·L—1Na2SO4溶液等體積混合（忽略體積的變化），則生成沉淀時(shí)，c的最小值是　　　　。

 

Answer 1

（1）SO2＋MnO2＝MnSO4 （2）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O；

（3）pH計(jì)， 4.7 ≤pH<8.3 （4）吸附時(shí)間、金屬離子的半徑 、金屬離子的電荷；Pb2＋、Ca2＋

（5）1.82×10 - 3

【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；吸附步驟除去的主要離子為Pb2＋、Ca2＋。（5）CaSO4是一種微溶物質(zhì)，已知Ksp(CaSO4)=9.10×10—6�，F(xiàn)將c mol/LCaCl2溶液與2.00×10—2 mol/LNa2SO4溶液等體積混合,由于忽略體積的變化，所以混合后氯化鈣和硫酸鈉溶液的濃度都要減半；c(SO42-)=1.00×10—2 mol/L. c(Ca2+)=c/2mol/L.由于Ksp(CaSO4)= 9.10×10—6，c(SO42-)·c(Ca2+)≥9.10×10—6,則生成沉淀時(shí)c(Ca2+)≥（9.10×10—6÷1.00×10—2 mol/L）×2=1.82×10－3mol/L。因此c的最小值是1.82×10－3mol/L.

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)原理、影響離子吸收的因素及沉淀溶解平衡和溶度積的計(jì)算的知識(shí)。