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SO2进行湿

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SO2进行湿法浸取软锰矿（主要含MnO2，同时含有少量SiO2、Fe2O3、Al2O3）来制备．（已知亚硫酸酸性强于碳酸）①将过量的SO2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MnO2、同时通入空气，再用Na2CO3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NH4HCO3，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MnSO4+SO2 MnS2O6的△H______0（填＞、＜或=），为减少MnS2O6 的生成，“浸锰”的适宜温度是______．（3）步骤②中加入MnO2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MnCO3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Fe₂O₃、Al₂O₃和MnO₂，二氧化硫有还原性，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Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，
故答案为：Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺； 
（2）根据图象知，温度越高，MnS₂O₆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，MnS₂O₆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MnO₂是为了除去过量的SO₂；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Fe²⁺氧化成Fe³⁺便于后来加碳酸钠除去，
故答案为：加入MnO₂是为了除去过量的SO₂；通入空气将Fe²⁺氧化成Fe³⁺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NH₄HCO₃受热分解，
故答案为：防止NH₄HCO₃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SO₂有利于环境保护，同时节约能源．