工业上常利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)来吸收含SO2的废气

问题问答题

工业上常利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO₂)来吸收含SO₂的废气，最终制得硫酸锰晶体(MnSO₄·H₂O)，其主要流程如下：

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溶液的pH见下表：

（1）软锰矿浆中通入含SO₂废气后，发生主要反应的化学方程式为____________________。

（2）浸出液中加入MnO₂粉末的目的是____________；反应的离子方程式是___________________。

（3）溶液中加入石灰浆来调节pH，其作用是_________________；pH应调节的范围是__________。

（4）滤渣的主要成分是________________________________________________(用化学式表示)。

答案

（12分，每空2分）（1）SO₂＋MnO₂＝MnSO₄

（2）将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；2Fe²⁺＋MnO₂＋4H⁺＝2Fe³⁺＋Mn²⁺＋2H₂O

（3）使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；4.7≤pH＜8.3 （4）Fe(OH)₃、Al(OH)₃、CaSO₄

题目分析：（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⁺，这说明MnO₂与SO₂发生了氧化还原反应，反应的化学方程式为SO₂＋MnO₂＝MnSO₄。

（2）杂质离子中Fe²⁺完全沉淀时的pH大于Mn²⁺开始沉淀时的pH，所以必须利用其还原性将其氧化成铁离子而除去。由于MnO₂具有氧化性，能把亚铁离子氧化生成Fe³⁺，有关反应的离子方程式为2Fe²⁺＋MnO₂＋4H⁺＝2Fe³⁺＋Mn²⁺＋2H₂O。

（3）溶液的杂质离子Fe³⁺、Al³⁺阳离子，从图可表以看出，大于4.7可以将Fe³⁺和Al³⁺除去，但不能超过8.3，以防止Mn²⁺也沉淀，所以只要调节pH值在4.7≤pH＜8.3间即可。

（4）Fe³⁺、Al³⁺等金属阳离子通过调pH值，转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀，同时还生成微溶性的硫酸钙，所以滤渣主要有氢氧化铁、氢氧化铝、硫酸钙，其化学式分别是Fe(OH)₃、Al(OH)₃、CaSO₄。