Question

高純碳酸錳廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，是制造高性能磁性材料的主要原料．新工藝采用工業(yè)冶銅后的廢氣SO₂進(jìn)行濕法浸取軟錳礦（主要含MnO₂，同時(shí)含有少量SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃）來制備．（已知亞硫酸酸性強(qiáng)于碳酸）
①將過量的SO₂氣體通入軟錳礦漿中進(jìn)行“浸錳”操作，并控制溫度加熱反應(yīng)；
②向浸錳結(jié)束后的濾液中加入MnO₂、同時(shí)通入空氣，再用Na₂CO₃溶液調(diào)節(jié)pH為3.7后過濾分離；
③調(diào)節(jié)濾液pH值為6.5～7.2，然后加入NH₄HCO₃，有淺紅色的沉淀生成，過濾洗滌干燥后就可以得到高純碳酸錳．
工業(yè)流程圖如下：

已知生成氫氧化物的pH如下表：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2
開始沉淀pH	2.7	7.6	8.3
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8

請(qǐng)根據(jù)題中有關(guān)信息回答問題：
（1）“浸錳”后所得混合液中主要存在的金屬陽離子有______．
（2）由圖可知，副反應(yīng)MnSO₄+SO₂ MnS₂O₆的△H______0（填＞、＜或=），為減少M(fèi)nS₂O₆ 的生成，“浸錳”的適宜溫度是______．
（3）步驟②中加入MnO₂和通入空氣的作用______．
（4）③中控制溫度為60～70℃，溫度不宜太高的原因是______．
（5）與傳統(tǒng)的電解法制MnCO₃工藝相比較，新工藝的優(yōu)點(diǎn)是______（寫兩點(diǎn)）．

Answer 1

解：（1）浸錳礦所用試劑為酸，酸和堿性氧化物反應(yīng)生成鹽和水，能和酸反應(yīng)的氧化物為Fe₂O₃、Al₂O₃和MnO₂，二氧化硫有還原性，能把三價(jià)鐵離子和二氧化錳含有生成二價(jià)鐵離子和二價(jià)錳離子，所以溶液中含有的陽離子為Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺，
故答案為：Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺；
（2）根據(jù)圖象知，溫度越高，MnS₂O₆的生成率越低，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變小于△H＜0；當(dāng)溫度為 150℃時(shí)，MnS₂O₆的生成率為0，故選溫度為 150℃．
故答案為：＜；150℃；
（3）二氧化錳有氧化性，二氧化硫有還原性，所以二氧化錳和二氧化硫能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，加入MnO₂是為了除去過量的SO₂；空氣中含有氧氣，二價(jià)鐵離子不穩(wěn)定能被空氣中的氧氣氧化生成三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子和碳酸鈉反應(yīng)生成沉淀碳酸鐵，所以通入空氣將Fe²⁺氧化成Fe³⁺便于后來加碳酸鈉除去，
故答案為：加入MnO₂是為了除去過量的SO₂；通入空氣將Fe²⁺氧化成Fe³⁺便于后來加碳酸鈉除去；
（4）溫度高時(shí)，碳酸氫銨分解生成氨氣、水和二氧化碳，所以）③中控制溫度為60～70℃，溫度不宜太高的原因是防止NH₄HCO₃受熱分解，
故答案為：防止NH₄HCO₃受熱分解；
（5）二氧化硫有毒，直接排空污染環(huán)境，二氧化硫和軟錳礦浸出漿反應(yīng)充分運(yùn)用了二氧化硫，保護(hù)了環(huán)境；電解需要電能，浪費(fèi)資源，新工藝能節(jié)約能源，
故答案為：綜合利用了尾氣SO₂有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)節(jié)約能源．
分析：（1）浸錳礦所用試劑為酸，酸和堿性氧化物反應(yīng)生成鹽和水，根據(jù)鹽的成分判斷溶液中含有的陽離子．
（2）升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)圖象判斷該反應(yīng)的類型．
（3）二氧化錳有氧化性能和二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)；空氣中的氧氣能將二價(jià)鐵離子氧化生成三價(jià)鐵離子，從而用碳酸鈉除去．
（4）溫度較高時(shí)，碳酸氫銨能分解．
（5）二氧化硫有毒，直接排空污染環(huán)境；電解需要電能，浪費(fèi)資源．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了制備實(shí)驗(yàn)方案中的有關(guān)知識(shí)，難度不大，明確二氧化硫和三價(jià)鐵離子能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，二氧化硫和三價(jià)鐵離子反應(yīng)生成硫酸根離子和二價(jià)鐵離子．