Question

15．SO₂是一種重要的化工原料，也是引起酸雨污染的重要來源．

（1）某興趣小組采用如圖1所示裝置制取SOz
①下列實驗方案適用如圖所示裝置制取所需SO₂的試劑是B（填序號）．
A．Na₂SO₃溶液與稀硝酸
B．Na₂SO₃固體與濃硫酸
C．固體硫和氧氣
D．銅與濃硫酸
②a的儀器名稱是分液漏斗．
③尾氣吸收裝置的連接順序是b接d接c接e．
（2）為了回收利用SO₂廢氣，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（MnSO₄•H₂O）生產流程，其流程示意圖如圖2：

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溶液的pH見下表：

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7
Mn2+	8.3	9.8

請回答：
①含Al³⁺的鹽常用作凈水劑，用離子方程式表示其凈水原理Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H ⁺．
②浸出過程中主要反應的化學方程式是SO₂+MnO₂=MnSO₄．
③氧化過程中加入MnO₂粉的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
反應的離子方程式是2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．
④用石灰漿調節pH，pH應調節的范圍是4.7≤pH＜8.3．
⑤濾渣的主要成分是氫氧化鐵、氫氧化鋁、硫酸鈣．

Answer 1

分析 （1）①實驗室用Na₂SO₃ 固體與濃硫酸反應制備二氧化硫氣體；
②根據裝置圖分析；
③bc導管連接的試管是用于防倒吸的，所以bd相連，防止液體倒吸進入前面的試管中；
（2）①鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，膠體具有吸附性，能凈水；
②從流程圖看，浸出過程是軟錳礦漿（MnO₂）與SO₂的反應．
③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⁺；
④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；
⑤Fe³⁺、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．

解答 解：（1）①A．Na₂SO₃溶液與稀硝酸反應生成硫酸鈉，NO和水，不能生成二氧化硫，故A錯誤；
B．Na₂SO₃固體與濃硫酸生成二氧化硫，故B正確；
C．固體硫和氧氣生成二氧化硫中會混有氧氣，而且圖中裝置不能發生燃燒反應，故C錯誤；
D．如圖所示裝置沒有加熱，則不能用濃硫酸和銅反應制備二氧化硫，故D錯誤；
故答案為：B；
②由裝置圖可知，a的儀器名稱是分液漏斗；
故答案為：分液漏斗；
③bc導管連接的試管是用于防倒吸的，所以bd相連，防止液體倒吸進入前面的試管中，所以儀器的連接順序為b-d-c-e；
故答案為：d；c；
（2）①鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，膠體具有吸附性，能凈水，其凈水原理為Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H ⁺；
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（膠體）+3H ⁺；
②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發生氧化還原反應的化學方程式為SO₂+MnO₂=MnSO₄，
故答案為：SO₂+MnO₂=MnSO₄；
③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：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
④溶液中加入石灰漿來調節pH，其作用是除去雜質中含有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≤pH≤8.3；
⑤Fe³⁺、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．

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、及除雜質的問題、氧化還原反應等，題目難度中等，本題注意把握數據處理能力和流程分析能力．