【題目】工業(yè)上用含錳廢料(主要成分為MnO2,含有少量Fe2O3、Al2O3CuO、CaO等)與煙氣脫硫進(jìn)行聯(lián)合處理并制備MnSO4的流程如圖所示:

已知:25℃時(shí),部分氫氧化物的溶度積常數(shù)(Ksp)如表所示。

氫氧化物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Mn(OH)2

Ksp

1.3×10-33

4.0×10-38

2.2×10-20

1.9×10-14

回答下列問(wèn)題:

(1)沉淀1的化學(xué)式為____

(2)室溫下,調(diào)節(jié)pH5。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明此時(shí)Al3+、Fe3+已沉淀完全:____

(3)(NH4)2S的電子式為____;“凈化”時(shí),加入(NH4)2S的作用為____

(4)“酸化、還原”中,發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為____。

(5)已知:濾液3中除MnSO4外,還含有少量(NH4)2SO4。(NH4)2SO4、MnSO4的溶解度曲線如圖所示。據(jù)此判斷,“操作Ⅰ”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、____、洗滌、干燥。

(6)工業(yè)上可用電解酸性MnSO4溶液的方法制備MnO2,其陽(yáng)極反應(yīng)式為____

【答案】CaSO4 室溫下,pH=5時(shí),c(OH-)=10-9 mol·L-1c(Fe3+)===4.0×10-11 mol·L-1,同理,c(Al3+)=1.3×10-6 mol·L-1,皆小于1.0×10-5 mol·L-1,故Al3+、Fe3+已沉淀完全 使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀 MnO2+SO2=Mn2++SO42-Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O 趁熱過(guò)濾 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+

【解析】

含錳廢料(主要成分為MnO2,含有少量Fe2O3Al2O3、CuOCaO等)中加入稀硫酸和含SO2的煙氣,能將酸化后所得錳還原為Mn2+,將Fe3+還原為Fe2+,同時(shí)將溶液中的Ca2+轉(zhuǎn)化為CaSO4沉淀,即成為沉淀1的主要成分;往濾液中加入H2O2,可將Fe2+氧化為Fe3+;調(diào)節(jié)pH=5,此時(shí)c(OH-)=10-9 mol·L-1,利用Ksp,判斷哪些陽(yáng)離子轉(zhuǎn)化為沉淀,從而得出沉淀2的成分;濾液2中加入(NH4)2S,與Cu2+反應(yīng)生成CuS沉淀;過(guò)濾后,將濾液蒸發(fā)結(jié)晶,便可獲得MnSO4晶體。

(1)由以上分析可知,沉淀1的化學(xué)式為CaSO4。答案為:CaSO4;

(2)室溫下,調(diào)節(jié)pH5,先求出溶液中的c(OH-),然后利用Ksp進(jìn)行計(jì)算,若c(Al3+)、c(Fe3+)小于10-5mol/L,則表明沉淀完全。計(jì)算過(guò)程為:室溫下,pH=5時(shí),c(OH-)=10-9 mol·L-1,c(Fe3+)===4.0×10-11 mol·L-1,同理,c(Al3+)=1.3×10-6 mol·L-1,皆小于1.0×10-5 mol·L-1,故Al3+、Fe3+已沉淀完全。答案為:室溫下,pH=5時(shí),c(OH-)=10-9 mol·L-1,c(Fe3+)===4.0×10-11 mol·L-1,同理,c(Al3+)=1.3×10-6 mol·L-1,皆小于1.0×10-5 mol·L-1,故Al3+、Fe3+已沉淀完全;

(3)(NH4)2S為離子化合物,由NH4+S2-構(gòu)成,電子式為;“凈化”時(shí),加入(NH4)2S的作用是使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀。答案為:;使Cu2+轉(zhuǎn)化為CuS沉淀;

(4)“酸化、還原”中,含SO2的煙氣,能將酸化后所得錳還原為Mn2+,將Fe3+還原為Fe2+,反應(yīng)的離子方程式為MnO2+SO2=Mn2++SO42-Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O。答案為:MnO2+SO2=Mn2++SO42-、Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42-+H2O;

(5)從溶解度曲線看,蒸發(fā)后,MnSO4溶解度降低,會(huì)結(jié)晶析出,但若過(guò)濾過(guò)程中溫度降低,也會(huì)導(dǎo)致(NH4)2SO4結(jié)晶析出,所以應(yīng)注意溫度的變化。據(jù)此判斷,“操作Ⅰ”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾、洗滌、干燥。答案為:趁熱過(guò)濾;

(6)電解酸性MnSO4溶液時(shí),Mn2+失電子的產(chǎn)物與水反應(yīng)生成MnO2H+,其陽(yáng)極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。答案為:Mn2++2H2O-2e- =MnO2+4H+。

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已知:3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O

(4)“適量O2中能代替O2的最佳物質(zhì)對(duì)應(yīng)的電子式為_________________

(5)若要測(cè)定“I2+水溶液中碘的含量,可以選擇______________作指示劑,用 Na2S2O3溶液滴定,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____________________。

(6)若得到“I2+水溶液時(shí)加入硫酸溶液過(guò)多,用Na2S2O3溶液滴定時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差,產(chǎn)生此誤差的原因?yàn)?/span>_________________(用離子方程式表示)。

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