Question

【題目】[化學——選修2：化學與技術]

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。

有關金屬離子的半徑、形成氫氧化物沉淀時的pH見下表，陽離子吸附劑吸附金屬離子的效果見下圖

離子	離子半徑 (pm)	開始沉淀時 的pH	完全沉淀時 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）浸出過程中生成Mn2+反應的化學方程式為___________________________，

（2）Fe2＋被氧化的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_______________范圍。

（4）陽離子吸附劑可用于除去雜質金屬離子。請依據圖、表信息回答，決定陽離子吸附劑吸附效果的因素有______________________等（寫二點）。

（5）吸附步驟除去的主要離子為___________________________。

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

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）根據題意在浸出過程中生成Mn2+反應的化學方程式為SO2＋MnO2＝MnSO4；

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

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

（4）根據題目提供的表格數據可知決定陽離子吸附劑吸附效果的因素有吸附時間、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元素的化合價由+2價升高到+4價，失去2個電子發生氧化反應，用H+平衡電荷，用水配平原子，則該電解池的陽極的電極反應方程式為Mn2+-2e－＋2H2O＝MnO2↓＋4H+。