(16分)锰是冶炼工业中常用的添加剂。以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3
问题详情及答案分析
(16分) 锰是冶炼工业常用的添加剂。 用碳酸锰矿石(主要成分为MnCO3,还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)生产金属锰的工艺流程如下:
已知在25℃时,某些物质的溶度积常数如下:
物质
锰(OH)2
钴(OH)2
镍(OH)2
纳米
CoS
你
钾盐
2.1×10-13
3.0×10-16
5.0×10-16
1.0×10-11
5.0×10-22
1.0×10-22
(1)步骤Ⅰ中,MnCO3与硫酸反应的化学方程式为。
(2)在步骤II中,MnO2在酸性条件下可以将Fe2+离子氧化为Fe3+。 反应的离子方程式为加入氨水调节溶液的pH至5.0-6.0以除去Fe3+。
(3)步骤III中,滤渣2的主要成分为。
(4) 步骤IV中,Mn在(填“阴”或“阳”)电极处析出,电极反应方程式为:
(5)电解废水中还含有Mn2+。 石灰乳常用于初级沉淀以获得Mn(OH)2沉淀。 过滤后,滤液中加入适量Na2S进行二次沉淀。 二次沉淀的目的是。 答案:(1)MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O(3分)
(2)MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O(3分)
(3)CoS和NiS(3分,错误或遗漏扣1分)
(4)殷(1分)、Mn2++2e-=Mn(3分)
(5)沉淀得到MnS,进一步去除废水中的Mn2+。 (3分)
试题分析:(1)加入稀硫酸时,样品中的MnCO3与硫酸反应生成可溶性MnSO4,并生成二氧化碳和水;
⑵ 根据电子守恒,MnO2+2Fe2+--Mn2++2Fe3+,再根据电荷守恒定律,MnO2+2Fe2++4H+--Mn2++2Fe3+,最后根据原子守恒定律,MnO2 +2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
⑶ 由于第一次过滤后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+,故添加(NH4)2S。 根据各物质的溶度积常数,可以确定生成了CoS和NiS沉淀物(滤渣2);
⑷由于第二次过滤后的滤液主要含有NiSO4,溶液电解时Ni2+在阴极被还原:Mn2++2e-=Mn;
⑸ 由于初沉过滤得到Mn(OH)2沉淀后的滤液中也含有Mn2+,为了进一步去除废水中的Mn2+,在滤液中加入适量的Na2S,进行二沉得到MnS 【根据溶解积常数测定其溶解度小于Mn(OH)2】。
测试点:检查化学流程图。