硫*錳是一種重要的化工中間體,是錳行業研究的熱點。一種以高硫錳礦(主要成分爲含錳化合物及FeS)爲原料製備硫*...
問題詳情:
硫*錳是一種重要的化工中間體,是錳行業研究的熱點。一種以高硫錳礦(主要成分爲含錳化合物及FeS)爲原料製備硫*錳的工藝流程如下:
已知:①“混合焙燒”後燒渣含MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO。
②金屬離子在水溶液中的平衡濃度與pH的關係如圖所示(25℃):
③此實驗條件下Mn2+開始沉澱的pH爲7.54;離子濃度≤10-5mol·L-1時,離子沉澱完全。
請回答:
(1)傳統工藝處理高硫錳礦時,不經“混合焙燒”,而是直接用H2SO4浸出,其缺點爲___________。
(2)“氧化”時,發生反應的離子方程式爲_________________________________。若省略“氧化”步驟,造成的後果是_________________________________。
(3)“中和除雜”時,生成沉澱的主要成分爲______________________(填化學式)。
(4)“*化除雜”時,若使溶液中的Mg2+和Ca2+沉澱完全,需維持c(F-)不低於___________。(已知:Ksp(MgF2)=6.4×10-10;Ksp(CaF2)=3.6×10-12)
(5)“碳化結晶”時,發生反應的離子方程式爲______________________。
(6)“系列*作”指___________、過濾、洗滌、乾燥
(7)用惰*電極電解MnSO4溶液可製備MnO2,電解過程中陽極的電極反應式爲___________。
【回答】
產生硫化*等氣體,污染環境 MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O Fe2+與Mn2+沉澱區有重疊,造成Mn2+損失(或Fe2+去除不完全,影響產品純度) Fe(OH)3、Al(OH)3 8×10﹣3 mol•L﹣1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 蒸發濃縮、冷卻結晶 Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+
【分析】
高硫錳礦(主要成分爲含錳化合物及FeS)與氧化錳礦混合焙燒,得到MnSO4、Fe2O3及少量FeO、Al2O3、MgO,加入硫*,得到Mn2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+的**溶液,加入二氧化錳將亞鐵離子氧化爲鐵離子便於除去,再加入碳*鈣中和,將鐵離子與鋁離子以*氧化物的形式除去,加入MnF2除雜,使溶液中的Mg2+沉澱完全,此時溶液中的金屬離子爲錳離子,加入碳**銨發生Mn2++2 HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,加入硫*溶解碳*錳,經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、乾燥得到硫*錳的水合物,據此分析解答。
【詳解】
(1)高錳礦含有FeS,傳統工藝處理高硫錳礦時,不經“混合焙燒”,而是直接用H2SO4浸出,產生硫化*等氣體,污染環境;故*爲產生硫化*等氣體,污染環境;
(2)氧化時用二氧化錳氧化亞鐵離子,離子方程式爲:MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;若省略“氧化”步驟,根據圖表Fe2+與Mn2+沉澱區有重疊,造成Mn2+損失(或Fe2+去除不完全,影響產品純度);故*爲MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O;Fe2+與Mn2+沉澱區有重疊,造成Mn2+損失(或Fe2+去除不完全,影響產品純度);
(3)“中和除雜”時,碳*鈣與鐵離子、鋁離子水解產生的H+反應,從而促進了水解平衡向正向移動,得到Fe(OH)3、Al(OH)3沉澱,故*爲Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)已知:Ksp(MgF2)=6.4×10﹣10,若使溶液中的Mg2+沉澱完全,需維持c(F﹣)不低於mol/L=8×10﹣3 mol•L﹣1;故*爲8×10﹣3 mol•L﹣1;
(5)“碳化結晶”時,發生反應的離子方程式爲:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,故*爲Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(6)硫*錳溶液經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、乾燥得到硫*錳的水合物,故*爲蒸發濃縮、冷卻結晶;
(7)用惰*電極電解MnSO4溶液可製備MnO2,電解過程中陽極發生氧化反應,元素化合價升高,故爲硫*錳失去電子生成二氧化錳,電極反應式爲Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+,故*爲Mn2++2H2O﹣2e﹣=MnO2+4H+。
知識點:鎂和鋁
題型:綜合題
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