以废干电池[主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH]和钛白厂废酸(含H2SO4,还有少量Ti3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等)为原料制备锰锌铁氧体[MnxZn1-xFe2O4]的流程如图:

已知:①25℃时,Ka(HF)=3.53×10-4,Ksp(MgF2)=7.5×10-11,Ksp(CaF2)=1.5×10-10;酸性较弱时,MgF2、CaF2均易溶解形成[MFn]2-n配离子(M代表金属元素);
②在Ag+催化下可发生反应2Mn2++5S2O2-8+8H2O═2MnO-4+10SO2-4+16H+。
③(NH4)2S2O8在煮沸时易分解。
(1)酸浸过程中含锰物质被溶液中的FeSO4还原为Mn2+,其中MnO2参与反应的离子方程式为 MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2OMnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。
(2)氧化时加入H2O2将Ti3+、Fe2+氧化,再加入Na2CO3调节溶液pH为1~2,生成偏钛酸(H2TiO3)和黄钾铁矾[K2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,使得钛、钾得以脱除。
①加入Na2CO3除去钾生成黄钾铁矾的离子方程式为 2K++6Fe3++4SO2-4+6CO2-3+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑2K++6Fe3++4SO2-4+6CO2-3+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑。
②若加入Na2CO3过多,将导致生成的黄钾铁矾沉淀转化为 Fe(OH)3Fe(OH)3(填化学式)。
(3)氟化过程中溶液pH与钙镁去除率关系如图所示。

当2.5<pH<4.0时,溶液pH过高或过低,Ca2+、Mg2+去除率都会下降,其原因是 当pH过低酸性较强NH4F会生成HF,溶液中F-浓度较低,Ca2+、Mg2+去除率会下降;酸性较弱时,MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配离子,MgF2、CaF2去除率会下降当pH过低酸性较强NH4F会生成HF,溶液中F-浓度较低,Ca2+、Mg2+去除率会下降;酸性较弱时,MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配离子,MgF2、CaF2去除率会下降。
O
2
-
8
M
n
O
-
4
SO
2
-
4
SO
2
-
4
CO
2
-
3
SO
2
-
4
CO
2
-
3
【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用.
【答案】MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;2K++6Fe3++4+6+6H2O=K2Fe6(SO4)4(OH)12↓+6CO2↑;Fe(OH)3;当pH过低酸性较强NH4F会生成HF,溶液中F-浓度较低,Ca2+、Mg2+去除率会下降;酸性较弱时,MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配离子,MgF2、CaF2去除率会下降
SO
2
-
4
CO
2
-
3
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:25引用:1难度:0.3
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