Question

【题目】工业上利用软锰矿浆进行烟气脱硫并制备MnSO4和Mg(OH)2的工艺流程如图所示(已知软锰矿的主要成分是MnO2，还含有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）“脱硫浸锰”中软锰矿浆吸收SO2的化学方程式为______________________。

（2）向浸出液中添加适量MnO2的作用是_____________；滤渣2的主要成分是__________。

（3）“沉锰”的离子方程式为____________________________。

（4）“沉锰”过程中pH和温度对Mn2+和Mg2+沉淀率的影响如图所示。

①由图可知，“沉锰”的合适条件是________________________。

②当温度高于45℃时，Mn2+和Mg2+沉淀率变化的原因是___________________________。

（5）将NH3通入0．015mol·L－1MgSO4溶液中，使Mg2+恰好完全沉淀即溶液中c(Mg2+)=1.0×10－5mol·L－1，此时溶液中NH3·H2O的物质的量浓度为________________(忽略反应前后溶液体积的变化，计算结果保留2位小数)。

Answer 1

【答案】MnO2+SO2=MnSO4 将Fe2+氧化为Fe3 NiS和ZnS Mn2++HCO3-+NH3·H2O=MnCO3↓+NH4++H2O 45℃、pH=7.5 当温度高于45℃时，随着温度升高，NH4HCO3分解，c()下降，所以Mn2+沉淀率下降；同时随着温度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，所以Mg2+沉淀率增大 1.17mol·L-1

【解析】

软锰矿的主要成分是MnO2，还含有Fe、A1、Mg、Zn、Ni、Si等元素，应均以金属氧化物的形式存在，SiO2、MnO2与硫酸不反应，硫酸酸化的软锰矿浆中含有Fe2+、A13+、Mg2+、Zn2+、Ni2+和SiO2、MnO2，通入含有SO2的烟气将二氧化硫吸收，二氧化硫与软锰矿浆中的MnO2作用生成生成Mn2+和SO42-，过滤后形成含有Mn2+、Fe2+、A13+、Mg2+、Zn2+、Ni2+、SO42-等的浸出液，二氧化硅不反应经过滤成为滤渣1，向浸出液中加入MnO2，将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水，调节pH值，使Fe3+、A13+形成Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀除去，再向浸出液中加入硫化铵把Zn2+、Ni2+转化为NiS和ZnS沉淀除去，过滤后得到的滤渣2为NiS和ZnS，向过滤后的滤液中加入氨水和碳酸氢铵，得到碳酸锰和含有Mg2+的溶液，向碳酸锰中加入硫酸得到硫酸锰，向含有Mg2+的溶液通入氨气，得到氢氧化镁，据此分析解答。

(1)“脱硫浸锰”中软锰矿浆中，MnO2与SO2反应生硫酸锰，化学方程式为MnO2+SO2=MnSO4；

(2)根据分析，向浸出液中添加适量MnO2的作用是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+；滤渣2的主要成分是NiS和ZnS；

(3)根据分析，向过滤后的滤液中加入氨水和碳酸氢铵，得到碳酸锰和含有Mg2+的溶液，“沉锰”的离子方程式为Mn2++HCO3-+NH3H2O=MnCO3↓+ NH4++H2O；

(4)①由图可知，“沉锰”的合适条件是：温度控制在45℃左右， pH=7.5左右锰离子的沉淀率最高；

②当温度高于45℃时，Mn2+和Mg2+沉淀率变化的原因是：沉锰是要加入碳酸氢铵，铵盐受热易分解，当温度高于45℃时，随着温度升高，NH4HCO3分解，c(CO32-)下降，所以Mn2+沉淀率下降；同时随着温度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，所以Mg2+沉淀率增大；

(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+恰好完全沉淀时生成硫酸铵，c(NH4+)= 2c(SO42-)=2×0.015 mol/L =0.03mol/L，一水合氨是弱电解质，电离方程式为：NH3·H2ONH4++OH-， Kb(NH3·H2O)==1.8×10－5，则NH3·H2O的物质的量浓度为=1.17mol/L。