Question

【題目】以硫酸法鈦白粉生產中排放的含錳廢水(主要金屬離子為Mn2＋、Fe2＋、Al3＋，還含有少量Ca2＋、Mg2＋、Cu2＋和Ni2＋等離子)為原料，生產MnCO3的工藝流程如下：

已知：25 ℃時，Ksp(CaF2)＝1.5×10－10、Ksp(MgF2)＝7.5×10－11。

(1)流程中含錳廢水經過前三步預處理，得到主要含有Mn2＋的母液。

①除鐵鋁時，在攪拌條件下先加入H2O2溶液，再加入NaOH溶液調節pH。加入H2O2溶液時發生反應的離子方程式為__________________________________________。

②除鈣鎂步驟中，當Ca2＋、Mg2＋沉淀完全時，溶液中＝________。

(2) 沉錳過程在pH為7.0條件下充分進行，反應溫度對錳沉淀率的影響關系如圖所示。

①沉錳過程發生反應的離子方程式為____________。該過程中加入適當過量的NH4HCO3的原因是________。

②當溫度超過30 ℃，沉錳反應的錳沉淀率隨溫度升高而下降的原因是______________________________。

(3) 沉錳后過濾得到MnCO3粗產品，依次用去離子水和無水乙醇各洗滌2～3次，再低溫干燥，得到純凈的MnCO3。用無水乙醇洗滌的目的是____________________________。

Answer 1

【答案】2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O 2 Mn2＋＋2HCO3-=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑ 提高Mn2＋的沉淀率 溫度升高，NH4HCO3受熱分解(或Mn2＋水解) 有利于低溫條件下快速干燥

【解析】

含錳廢水經過除鐵鋁時，鐵亞鐵離子被氧化成鐵離子，鐵離子和鋁離子轉化為氫氧化物沉淀，經過除重金屬時，銅離子和鎳離子轉化為硫化銅和硫化鎳沉淀，經過除鈣鎂時，鈣離子和鎂離子轉化為氟化鈣和氟化鎂沉淀，溶液中的錳離子在沉錳時轉化為碳酸錳沉淀，后經洗滌干燥得到純凈的碳酸錳。

（1）①加入H2O2溶液是將亞鐵離子氧化成鐵離子，便于轉化成沉淀除去，其反應的離子反應方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，故答案為：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O；

②鈣離子和鎂離子轉化為氟化鈣和氟化鎂沉淀，則溶液中，故答案為：2；

（2）①沉錳過程中加入過量的碳酸氫銨，提供碳酸根將錳離子盡可能多的轉化為碳酸錳沉淀，提高Mn2＋的沉淀率，其反應的離子反應方程式為Mn2＋＋2HCO3-=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑，故答案為：Mn2＋＋2HCO3-=MnCO3↓＋H2O＋CO2↑；提高Mn2＋的沉淀率；

②銨鹽受熱易分解，當溫度過高時，碳酸氫銨容易分解，而溫度升高時，錳離子水解程度也會增大，所以沉錳反應的錳沉淀率隨溫度升高而下降，故答案為：溫度升高，NH4HCO3受熱分解(或Mn2＋水解)；

（3）沉錳后過濾得到MnCO3粗產品，用去離子水洗去表面的雜質離子，因為碳酸錳高溫時容易分解，所以干燥時用易揮發的乙醇低溫下除去水分，使碳酸錳快速干燥，得到純凈的碳酸錳，故答案為：有利于低溫條件下快速干燥。