Question

3．工業(yè)上利用軟錳礦漿煙氣脫硫吸收液制取電解錳，并利用陽極液制備高純碳酸錳、回收硫酸銨的工藝流程如圖（軟錳礦的主要成分是MnO₂，還含有硅、鐵、鋁的氧化物和少量重金屬化合物等雜質(zhì)）：

（1）一定溫度下，“脫硫浸錳”主要產(chǎn)物為MnSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO₂+SO₂═MnSO₄或H₂O+SO₂═H₂SO₃、MnO₂+H₂SO₃═MnSO₄+H₂O．
（2）“濾渣2”中主要成分的化學(xué)式為Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（3）“除重金屬”時使用（NH₄）₂S而不使用Na₂S的原因是Na₂S會增大回收的（NH₄）₂SO₄中Na⁺含量．
（4）“電解”時用惰性電極，陽極的電極反應(yīng)式為2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（5）“50℃碳化”得到高純碳酸錳，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;50℃\;}}{\;}$MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．“50℃碳化”時加入過量NH₄HCO₃，可能的原因是為使MnSO₄充分轉(zhuǎn)化為MnCO₃；NH₄HCO₃受熱易分解，造成損失；NH₄HCO₃能與H⁺反應(yīng)，防止MnCO₃沉淀溶解損失 （寫兩種）．
（6）已知：25℃時，K_W=1.0×10^-14，K_b（NH₃•H₂O）=1.75×10^-5．在（NH₄）₂SO₄溶液中，存在如下平衡：
NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為5.7×10^-10．

Answer 1

分析 “脫硫浸錳”環(huán)節(jié)：二氧化硫與軟錳礦漿作用生成硫酸錳和少量的硫酸鋁、硫酸亞鐵等，二氧化硅不反應(yīng)經(jīng)過濾成為濾渣Ⅰ；
氧化環(huán)節(jié)：雙氧水可將亞鐵離子氧化為鐵離子；加氨水調(diào)節(jié)溶液的PH=5～6把鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，則濾渣II為Fe（OH）₃、Al（OH）₃；加硫化銨把重金屬轉(zhuǎn)化為沉淀除去；通過電解得到金屬錳；在陽極液中加碳酸氫銨得碳酸錳和硫酸銨等，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）“脫硫浸錳”主要產(chǎn)物為MnSO₄，化學(xué)方程式為：MnO₂+SO₂═MnSO₄或H₂O+SO₂═H₂SO₃、MnO₂+H₂SO₃═MnSO₄+H₂O；
故答案為：MnO₂+SO₂═MnSO₄或H₂O+SO₂═H₂SO₃、MnO₂+H₂SO₃═MnSO₄+H₂O；
（2）由分析加氨水調(diào)節(jié)溶液的PH=5～6把鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，則濾渣II為Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）“除重金屬”時使用（NH₄）₂S而不使用Na₂S的原因是 加Na₂S會引入鈉離子，增大回收的（NH₄）₂SO₄中Na⁺含量；
故答案為：Na₂S會增大回收的（NH₄）₂SO₄中Na⁺含量；
（4）“電解”時用惰性電極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)該是水電離出的氫氧根離子放電，電極反應(yīng)式為 2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
故答案為：2H₂O-4e^-═O₂↑+4H⁺或4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（5））“50℃碳化”得到高純碳酸錳，反應(yīng)的離子方程式為 Mn²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;50℃\;}}{\;}$MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
為使MnSO₄充分轉(zhuǎn)化為MnCO₃； NH₄HCO₃受熱易分解，造成損失；NH₄HCO₃能與H⁺反應(yīng)，防止MnCO₃沉淀溶解損失，故“50℃碳化”時加入過量NH₄HCO₃；
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-$\frac{\underline{\;50℃\;}}{\;}$MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；為使MnSO₄充分轉(zhuǎn)化為MnCO₃； NH₄HCO₃受熱易分解，造成損失；NH₄HCO₃能與H⁺反應(yīng)，防止MnCO₃沉淀溶解損失；
（6）25℃時，K_W=1.0×10^-14，K_b（NH₃•H₂O）=1.75×10^-5，在（NH₄）₂SO₄溶液中：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$=$\frac{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）•c（{H}^{+}）}{c（N{{H}_{4}}^{+}）}$•$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{{k}_{W}}{k（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$$\frac{1×1{0}^{-14}}{1.75×1{0}^{-5}}$=5.7×10^-10；
故答案為：5.7×10^-10．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方案設(shè)計，主要考查了化學(xué)方程式的書寫、實驗方案評價、氧化還原反應(yīng)、水溶液中化學(xué)平衡常數(shù)的計算等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析問題和解決問題的能量，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與積累．