Question

为了回收利用钢铁生产过程中产生的SO2，工业上采用软锰矿（主要成分MnO2）脱硫同时制取硫酸锰技术，其流程示意图如下：

已知：浸出液的pH接近4，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含有少量的Fe2＋。完成下列填空。

（1）写出浸出过程中主要反应的化学方程式： 。

（2）浸出过程的副反应之一是部分SO2被氧化为硫酸，致使浸出液的pH下降，这将 （“有利”、“不利”）于软锰矿浆继续吸收SO2。欲消除生成的硫酸，试剂A最好是 。

a．MnCO3 b．MnO2 c．CaO d．CaCO3

（3）操作I的目的是除去浸出液中的Fe2＋，MnO2在氧化Fe2＋的同时还 ，使Fe3＋沉淀。检验过滤后溶液中是否含有Fe3+的操作是 。

（4）已知大于27℃时，MnSO4·H2O溶解度随温度上升而明显下降，则操作II的过程为： 、 、洗涤、干燥。工业上为了充分利用锰元素，在流程中 可循环使用。

（5）通过煅烧MnSO4·H2O 可制得生产软磁铁氧体材料的MnxO4，如图是煅烧MnSO4·H2O时温度与剩余固体质量变化曲线。该曲线中A段所表示物质的化学式为 ；MnxO4中x＝ 。

 

 

Answer 1

（1）MnO2 + SO2 → MnSO4 (或 SO2 + H2O → H2SO3 MnO2 + H2SO3 → MnSO4+ H2O)（2分）

（2）不利（1分）； a（1分）

（3）调节溶液pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3（1分）

取上层清液，滴加KSCN，若溶液不显血红色，则说明Fe3+已沉淀完全（1分）

（4）蒸发浓缩、趁热过滤（2分） 操作II后剩余的母液（1分）

（5）MnSO4（1分） 3（2分）

【解析】

试题分析：（1）低品位软锰矿浆的主要成分是MnO2，通入SO2浸出液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MnO2 + SO2 → MnSO4。

（2）溶液的pH下降，溶液的酸性增强，则不利于吸收SO2。欲消除生成的硫酸，同时还不能引入新的杂质，则试剂A最好是碳酸锰，二氧化锰与硫酸不反应，cd会引入钙离子，答案选a。

（3）由于在沉淀铁离子的同时而不能减少锰离子，所以根据沉淀时的pH值可知，MnO2在氧化Fe2＋的 同时还调节溶液pH，促进Fe3+水解生成Fe(OH)3。铁离子能与KSCN溶液发生显色反应，所以检验过滤后溶液中是否含有Fe3+的操作是取上层清液，滴加KSCN，若溶液不显血红色，则说明Fe3+已沉淀完全。

（4）由于大于27℃时，MnSO4·H2O溶解度随温度上升而明显下降，因此操作II的过程为蒸发浓缩、趁热过滤；由于操作II后剩余的母液中还含有锰离子，所以工业上为了充分利用锰元素，在流程中操作II后剩余的母液可循环使用。

（5）A曲线时固体减少的质量为101.4mg－90.60mg＝10.8mg，为原固体中结晶水的质量为×18＝10.8mg，所以A曲线对应的物质化学式为MnSO4。MnxO4的质量是45.80mg，则根据锰元素守恒可知＝×x，解得x＝3。

考点：考查硫酸锰制备工艺流程的有关判断与计算