工業上利用軟錳礦漿進行煙氣脫硫並製備MnSO4和Mg(OH)2的工藝流程如圖所示(已知軟錳礦的主要成分是MnO...
問題詳情:
工業上利用軟錳礦漿進行煙氣脫硫並製備MnSO4和Mg(OH)2的工藝流程如圖所示(已知軟錳礦的主要成分是MnO2,還含有Fe、A1、Mg、Zn、Ni、Si等元素)。
已知:Ksp[Mg(OH)2]=4.9×10-12,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。
(1)“脫硫浸錳”中軟錳礦漿吸收SO2的化學方程式為______________________。
(2)向浸出液中新增適量MnO2的作用是_____________;濾渣2的主要成分是__________。
(3)“沉錳”的離子方程式為____________________________。
(4)“沉錳”過程中pH和溫度對Mn2+和Mg2+沉澱率的影響如圖所示。
①由圖可知,“沉錳”的合適條件是________________________。
②當溫度高於45℃時,Mn2+和Mg2+沉澱率變化的原因是___________________________。
(5)將NH3通入0.015mol·L-1MgSO4溶液中,使Mg2+恰好完全沉澱即溶液中c(Mg2+)=1.0×10-5mol·L-1,此時溶液中NH3·H2O的物質的量濃度為________________(忽略反應前後溶液體積的變化,計算結果保留2位小數)。
【回答】
MnO2+SO2=MnSO4 將Fe2+氧化為Fe3 NiS和ZnS Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O 45℃、pH=7.5 當溫度高於45℃時,隨著溫度升高,NH4HCO3分解,c()下降,所以Mn2+沉澱率下降;同時隨著溫度升高,Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大,所以Mg2+沉澱率增大 1.17mol·L-1
【分析】
軟錳礦的主要成分是MnO2,還含有Fe、A1、Mg、Zn、Ni、Si等元素,應均以金屬氧化物的形式存在,SiO2、MnO2與硫*不反應,硫**化的軟錳礦漿中含有Fe2+、A13+、Mg2+、Zn2+、Ni2+和SiO2、MnO2,通入含有SO2的煙氣將二氧化硫吸收,二氧化硫與軟錳礦漿中的MnO2作用生成生成Mn2+和SO42-,過濾後形成含有Mn2+、Fe2+、A13+、Mg2+、Zn2+、Ni2+、SO42-等的浸出液,二氧化矽不反應經過濾成為濾渣1,向浸出液中加入MnO2,將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+,加入氨水,調節pH值,使Fe3+、A13+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉澱除去,再向浸出液中加入硫化銨把Zn2+、Ni2+轉化為NiS和ZnS沉澱除去,過濾後得到的濾渣2為NiS和ZnS,向過濾後的濾液中加入氨水和碳**銨,得到碳*錳和含有Mg2+的溶液,向碳*錳中加入硫*得到硫*錳,向含有Mg2+的溶液通入氨氣,得到*氧化鎂,據此分析解答。
【詳解】
(1)“脫硫浸錳”中軟錳礦漿中,MnO2與SO2反應生硫*錳,化學方程式為MnO2+SO2=MnSO4;
(2)根據分析,向浸出液中新增適量MnO2的作用是將浸出液中的Fe2+氧化為Fe3+;濾渣2的主要成分是NiS和ZnS;
(3)根據分析,向過濾後的濾液中加入氨水和碳**銨,得到碳*錳和含有Mg2+的溶液,“沉錳”的離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3∙H2O=MnCO3↓+ NH4++H2O;
(4)①由圖可知,“沉錳”的合適條件是:溫度控制在45℃左右, pH=7.5左右錳離子的沉澱率最高;
②當溫度高於45℃時,Mn2+和Mg2+沉澱率變化的原因是:沉錳是要加入碳**銨,銨鹽受熱易分解,當溫度高於45℃時,隨著溫度升高,NH4HCO3分解,c(CO32-)下降,所以Mn2+沉澱率下降;同時隨著溫度升高,Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大,所以Mg2+沉澱率增大;
(5) Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=4.9×10-12,c2(OH-)==4.9×10-7,c(OH-)=7×10-4mol·L-1,NH3通入0.015mol·L-1MgSO4溶液中,Mg2+恰好完全沉澱時生成硫*銨,c(NH4+)= 2c(SO42-)=2×0.015 mol/L =0.03mol/L,一水合氨是弱電解質,電離方程式為:NH3·H2O⇌NH4++OH- , Kb(NH3·H2O)==1.8×10-5,則NH3·H2O的物質的量濃度為=1.17mol/L。
知識點:探究*實驗
題型:綜合題
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