Question

高纯碳酸锰广泛应用于电子工业，是制造高性能磁性材料的主要原料．新工艺采用工业冶铜后的废气SO 2 进行

高纯碳酸锰广泛应用于电子工业，是制造高性能磁性材料的主要原料．新工艺采用工业冶铜后的废气SO 2 进行湿法浸取软锰矿（主要含MnO 2 ，同时含有少量SiO 2 、Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 ）来制备．（已知亚硫酸酸性强于碳酸）①将过量的SO 2 气体通入软锰矿浆中进行“浸锰”操作，并控制温度加热反应；②向浸锰结束后的滤液中加入MnO 2 、同时通入空气，再用Na 2 CO 3 溶液调节pH为3.7后过滤分离；③调节滤液pH值为6.5～7.2，然后加入NH 4 HCO 3 ，有浅红色的沉淀生成，过滤洗涤干燥后就可以得到高纯碳酸锰．工业流程图如下： 已知生成氢氧化物的pH如下表： 物质 Fe（OH） 3 Fe（OH） 2 Mn（OH） 2 开始沉淀pH 2.7 7.6 8.3 完全沉淀pH 3.7 9.6 9.8 请根据题中有关信息回答问题：（1）“浸锰”后所得混合液中主要存在的金属阳离子有______．（2）由图可知，副反应MnSO 4 +SO 2 MnS 2 O 6 的△H______0（填＞、＜或=），为减少MnS 2 O 6 的生成，“浸锰”的适宜温度是______．（3）步骤②中加入MnO 2 和通入空气的作用______．（4）③中控制温度为60～70℃，温度不宜太高的原因是______．（5）与传统的电解法制MnCO 3 工艺相比较，新工艺的优点是______（写两点）．

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Answer 1

（1）浸锰矿所用试剂为酸，酸和碱性氧化物反应生成盐和水，能和酸反应的氧化物为Fe 2 O 3 、Al 2 O 3 和MnO 2 ，二氧化硫有还原性，能把三价铁离子和二氧化锰含有生成二价铁离子和二价锰离子，所以溶液中含有的阳离子为Mn 2+ 、Fe 2+ 、Al 3+ ， 故答案为：Mn 2+ 、Fe 2+ 、Al 3+ ；  （2）根据图象知，温度越高，MnS 2 O 6 的生成率越低，所以该反应的正反应是放热反应，焓变小于△H＜0；当温度为 150℃时，MnS 2 O 6 的生成率为0，故选温度为 150℃． 故答案为：＜；150℃； （3）二氧化锰有氧化性，二氧化硫有还原性，所以二氧化锰和二氧化硫能发生氧化还原反应，加入MnO 2 是为了除去过量的SO 2 ；空气中含有氧气，二价铁离子不稳定能被空气中的氧气氧化生成三价铁离子，三价铁离子和碳酸钠反应生成沉淀碳酸铁，所以通入空气将Fe 2+ 氧化成Fe 3+ 便于后来加碳酸钠除去， 故答案为：加入MnO 2 是为了除去过量的SO 2 ；通入空气将Fe 2+ 氧化成Fe 3+ 便于后来加碳酸钠除去； （4）温度高时，碳酸氢铵分解生成氨气、水和二氧化碳，所以）③中控制温度为60～70℃，温度不宜太高的原因是防止NH 4 HCO 3 受热分解， 故答案为：防止NH 4 HCO 3 受热分解； （5）二氧化硫有毒，直接排空污染环境，二氧化硫和软锰矿浸出浆反应充分运用了二氧化硫，保护了环境；电解需要电能，浪费资源，新工艺能节约能源， 故答案为：综合利用了尾气SO 2 有利于环境保护，同时节约能源．