Question

【题目】炼油厂烷基化反应产生的废液中含硫酸91%、难挥发有机物7%。实验室以软锰矿(主要含MnO2，还含少量Fe、Al等元素)处理废液并制取MnSO4·H2O晶体，其实验流程如图：

（1）研究温度对“降解”过程中有机物去除率的影响，实验在如图1所示的装置中进行。

①在不同温度下反应相同时间，发现温度从60℃升高到95℃时，有机物去除率从29%增大到58%，其可能的原因是：MnO2的氧化能力随温度升高而增强；__。

②废液因含有机物而呈现黑红色。有机物降解速率慢，难以观察气泡产生速率。降解一段时间，判断有机物浓度基本不变的依据是：三颈烧瓶内__。烧杯中盛放的试剂可以是__。

（2）降解一段时间后，加入硫铁矿(主要成分FeS2)将剩余MnO2还原，所得溶液中的主要离子有Fe3+、Mn2+、SO42-等，其离子方程式为__。

（3）滤液若用足量高纯度MnO2再次氧化降解，改变条件，有机物去除率可达66%。反应后过滤，所得滤渣经洗涤后，在本实验流程中可用于__。

（4）MnSO4·H2O的溶解度曲线如图2所示。设计以过滤所得滤液为原料，进一步除去有机物等杂质并制取MnSO4·H2O晶体的实验方案：__，趁热过滤，用热的硫酸锰溶液洗涤，150℃烘干。[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；MnSO4·H2O分解温度为200℃。实验中必须使用的试剂：石灰石粉末、活性炭]

Answer 1

【答案】温度升高，反应速率加快 液体颜色不再变浅 NaOH溶液或石灰乳 2FeS2+15MnO2+28H+=2Fe3++15Mn2++4SO42-+14H2O 投入到降解阶段，作为氧化剂使用 在搅拌下向滤液中分批加入石灰石粉末，调节pH略大于5，过滤。向滤液中加入足量活性炭，充分吸附后过滤，将滤液在加压条件下，控制在180℃左右结晶

【解析】

由流程图可知，废液中含硫酸91%、难挥发有机物7%，通过加入软锰矿和水，将废液中的有机物降解，加入硫铁矿(主要成分FeS2)将剩余MnO2还原，滤液经过处理，将其他杂质离子除去，最终得到MnSO4H2O晶体。

（1）①升高温度，反应速率加快，在相同时间内有机物反应的更多，去除率增加；

②废液因含有机物而呈现黑红色，有机物越少，颜色越浅，故可通过颜色来判断反应情况；废液中有浓度较高的硫酸，可以与有机物发生氧化还原反应，浓硫酸被还原成SO2，可用碱液来吸收，所以烧杯中可以加入NaOH溶液或石灰乳；

（2）MnO2为氧化剂，FeS2为还原剂，在酸性条件下发生氧化还原反应。根据反应后溶液中有Fe3+、Mn2+、SO42-，可推断出反应方程式为：2FeS2+15MnO2+28H+=2Fe3++15Mn2++4SO42-+14H2O；

（3）由于投入MnO2的是足量的，反应后MnO2会有剩余，可以投入到降解阶段，作为氧化剂使用；

（4）滤液中含有Fe3+、Al3+有机物等杂质，先用石灰石调节溶液的pH至略大于5，使Fe3+、Al3+完全沉淀；有色的有机物杂质可用活性炭进行吸附。根据图2可知，温度越高，MnSO4H2O溶解度越小，但是200℃时MnSO4H2O会分解，所以结晶温度选择图中最高的180℃，常压下，水无法达到180℃，故此处要加压条件下结晶；