减少SO2的排放、回收利用SO2成为世界性的研究课题。我国研究人员

问题填空题

减少SO₂的排放、回收利用SO₂成为世界性的研究课题。我国研究人员研制的利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO₂)吸收废渣高温焙烧产生的SO₂，制备硫酸锰的生产流程如下：

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^＋、Ca²^＋、Pb²^＋等其他金属离子。

有关金属离子的半径以及形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。

离子	离子半径(pm)	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe²^＋	74	7.6	9.7
Fe³^＋	64	2.7	3.7
Al³^＋	50	3.8	4.7
Mn²^＋	80	8.3	9.8
Pb²^＋	121	8.0	8.8
Ca²^＋	99	－	－

已知PbO₂的氧化性大于MnO₂。请回答下列问题：

⑴ 写出浸出过程中主要反应的化学方程式，氧化过程中主要反应的离子方程式。

⑵ 在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH，pH应调节至。

⑶ 阳离子吸附剂用于除去杂质金属离子。决定阳离子吸附剂吸附效果的因素是（填写序号）。

a．溶液的pH b．金属离子的电荷 c．金属离子的半径 d．吸附时间

⑷ 操作a包括等过程。

答案

⑴ SO₂＋MnO₂＝MnSO₄ 2Fe²^＋＋MnO₂＋4H^＋＝2Fe³^＋＋Mn²^＋＋2H₂O

⑵ 4.7～8.3

⑶ b c d

⑷ 蒸发浓缩结晶

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。（1）从流程图看，浸出过程是软锰矿浆（MnO₂）与SO₂的反应。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^＋。（2）杂质中含有Fe²^＋、Al³^＋、Ca²^＋、Pb²^＋四种阳离子，由沉淀的pH范围知，Fe²^＋的沉淀与Mn²^＋离子的沉淀所需的pH接近，而Fe³^＋则相差很远，故可以将Fe²^＋氧化成Fe³^＋而除杂。从吸附率的图可以看出，Ca²^＋、Pb²^＋的吸附率较高，故只要调节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。（3）结合半径，分析右图知，图中离子从上至下，半径有减小趋势，对应的吸附率减小。随着时间的递增，所有离子的吸附率均增大；另Fe³^＋和Al³^＋离子所带电荷数大，其吸附率低。（4）由于制取的MnSO₄·H₂O含有结晶水，故采用蒸发浓缩结晶的方法。