Question

工業上常利用低品位軟錳礦漿(主要成分是MnO₂)來吸收含SO₂的廢氣，最終制得硫酸錳晶體(MnSO₄·H₂O)，其主要流程如下：

已知：浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn²⁺，還含有少量的Fe²⁺、Al³⁺等其他金屬離子。有關金屬離子形成氫氧化物沉淀時溶液的pH見下表：

離子	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7
Mn2+	8.3	9.8

 
（1）軟錳礦漿中通入含SO₂廢氣后，發生主要反應的化學方程式為____________________。
（2）浸出液中加入MnO₂粉末的目的是____________；反應的離子方程式是___________________。
（3）溶液中加入石灰漿來調節pH，其作用是_________________；pH應調節的范圍是__________。
（4）濾渣的主要成分是________________________________________________(用化學式表示)。

Answer 1

（12分，每空2分）（1）SO₂＋MnO₂＝MnSO₄ 
（2）將Fe²⁺氧化為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

試題分析：（1）低品位軟錳礦漿的主要成分是MnO₂，通入SO₂浸出液的pH＜2，其中的金屬離子主要是Mn²⁺，這說明MnO₂與SO₂發生了氧化還原反應，反應的化學方程式為SO₂＋MnO₂＝MnSO₄。
（2）雜質離子中Fe²⁺完全沉淀時的pH大于Mn²⁺開始沉淀時的pH，所以必須利用其還原性將其氧化成鐵離子而除去。由于MnO₂具有氧化性，能把亞鐵離子氧化生成Fe³⁺，有關反應的離子方程式為2Fe²⁺＋MnO₂＋4H⁺＝2Fe³⁺＋Mn²⁺＋2H₂O。
（3）溶液的雜質離子Fe³⁺、Al³⁺陽離子，從圖可表以看出，大于4.7可以將Fe³⁺和Al³⁺除去，但不能超過8.3，以防止Mn²⁺也沉淀，所以只要調節pH值在4.7≤pH＜8.3間即可。
（4）Fe³⁺、Al³⁺等金屬陽離子通過調pH值，轉化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，同時還生成微溶性的硫酸鈣，所以濾渣主要有氫氧化鐵、氫氧化鋁、硫酸鈣，其化學式分別是Fe(OH)₃、Al(OH)₃、CaSO₄。