Question

为了回收利用SO₂，研究人员研制了利用低品位软锰矿浆（主要成分是MnO₂）吸收高温焙烧含硫废渣产生的SO₂废气，制备硫酸锰晶体的生产流程，其流程示意图如下：

已知，浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn²⁺，还含有少量的Fe²⁺、Al³⁺等其他金属离子．有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH	加碱溶解的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7	＞8.5
Mn2+	8.3	9.8

请回答下列问题：
（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式：______．
（2）写出氧化过程中主要反应的离子方程式：______．
（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至______．
（4）滤渣的主要成分有______．
（5）下列各组试剂中，能准确测定尾气中SO₂含量的是______．（填编号）
a．NaOH溶液、酚酞试液 b．稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液 c．碘水、淀粉溶液  d．氨水、酚酞试液
（6）已知废气中SO₂浓度为6.4g/m³，软锰矿浆对SO₂的吸收率可达90%，则处理1000m³废气，可得到硫酸锰晶体质量为______kg．

Answer 1

【答案】分析：（1）从流程图看，浸出过程是软锰矿浆（MnO₂）与SO₂的反应．
（2）杂质离子中只有Fe²⁺具有还原性，可以被MnO₂在酸性条件下氧化成Fe³⁺；
（3）从表可以看出，只要调节pH值在4.7～8.3间，大于4.7可以将Fe³⁺和Al³⁺除去，小于8.3是防止Mn²⁺也沉淀；
（4）Fe³⁺、Al³⁺阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，同时生成微溶的硫酸钙；
（5）根据物质间能发生几步反应分析；
（6）利用硫原子守恒，被吸收的SO₂的物质的量等于硫酸锰晶体的物质的量．
解答：解：（1）低品位软锰矿浆的主要成分是MnO₂，通入SO₂浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn²⁺，则MnO₂与SO₂发生氧化还原反应，反应的化学方程式为SO₂+MnO₂=MnSO₄．
故答案为：SO₂+MnO₂=MnSO₄；
（2）杂质离子中只有Fe²⁺具有还原性，可以被MnO₂在酸性条件下氧化成Fe³⁺，反应的离子方程式为2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
（3）杂质中含有Fe³⁺、Al³⁺阳离子，从图可表以看出，大于4.7可以将Fe³⁺和Al³⁺除去，小于8.3是防止Mn²⁺也沉淀，所以只要调节pH值在4.7～8.3间即可．
故答案为：4.7～8.3；
（4）Fe³⁺、Al³⁺阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，同时生成微溶的硫酸钙，所以滤渣主要有氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙．
故答案为：氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙；
（5）a．二氧化硫和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠和二氧化硫、水又能反应生成亚硫酸氢钠，有两步反应，所以无法准确测定尾气中SO₂含量，故a错误．
 b．稀H₂SO₄酸化的KMnO₄溶液和二氧化硫能发生氧化还原反应而使溶液褪色，只发生一步反应，所以能准确测定尾气中SO₂含量，故b正确．
 c．碘和二氧化硫能发生氧化还原反应而使溶液褪色，只发生一步反应，所以能准确测定尾气中SO₂含量，故c正确．
d．氨水和二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵和二氧化硫和水又能反应生成亚硫酸氢铵，有两步反应，所以无法准确测定尾气中SO₂含量，故d错误．
故答案为：b、c；
（6）根据硫原子守恒，被吸收的SO₂的物质的量等于硫酸锰晶体的物质的量，所以硫酸锰晶体的质量为=15210g=15.21kg．
故答案为：15.21kg．
点评：本题以制备硫酸锰的生产流程为知识载体，考查化学反应的书写，及除杂中的问题，题目难度中等，本题注意把握数据处理能力和图象分析能力．