高纯碳酸锰(MnCO3)是制备Mn2O3、MnO2等锰的氧化物的重要原料。实验室模拟工业用软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al)的水悬浊液吸收烟气中SO2,制取高纯MnCO3的流程如图:

(1)吸收过程在题图1所示装置中进行,用混有SO2的空气模拟烟气。反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在SO2和空气比例一定、水浴温度一定、不改变固液投料并充分搅拌的情况下,还可采取的合理措施有 减慢模拟烟气的通入速率减慢模拟烟气的通入速率(任写一种)。烧瓶中发生的主要反应的化学方程式为:H2O+SO2=H2SO3、MnO2+H2SO3=H2SO4+H2OH2O+SO2=H2SO3、MnO2+H2SO3=H2SO4+H2O。

(2)实验测得吸收液中Mn2+、SO2-4的物质的量浓度随时间变化的关系如图2所示。

①导致吸收液中SO2-4的物质的量浓度大于Mn2+的原因是 部分SO2(或H2SO3)在溶液中被氧气氧化生成SO2-4部分SO2(或H2SO3)在溶液中被氧气氧化生成SO2-4。
②2h后,吸收液中SO2-4的物质的量浓度增大速率加快的原因是 Mn2+对氧气氧化SO2(或H2SO3)具有催化作用Mn2+对氧气氧化SO2(或H2SO3)具有催化作用。验证的实验方法是 取体积相等的蒸馏水和MnCl2溶液,控制其他条件相同,向两份溶液中同时通入含SO2的空气模拟烟气,相同时间后测定溶液中SO2-4的物质的量浓度取体积相等的蒸馏水和MnCl2溶液,控制其他条件相同,向两份溶液中同时通入含SO2的空气模拟烟气,相同时间后测定溶液中SO2-4的物质的量浓度。
(3)将三颈烧瓶中的混合物过滤测得滤液中c(Mn2+)=1.0mol•L-1,还含有Fe3+和Al3+。常温下,由100mL该滤液制取高纯MnCO3的实验方案为:向溶液中边搅拌边滴加1.0mol•L-1NaOH溶液,同时不断测定溶液pH,当4.7<pH<7.6时停止滴加,过滤,向所得滤液中边搅拌边加入200mL 1.0 mol•L-1NaHCO3溶液,过滤,用蒸馏水洗涤滤渣,至取最后一次洗涤滤液加入1.0 mol•L-1BaCl2溶液无沉淀生成,停止洗涤,再用无水乙醇洗涤滤渣同时不断测定溶液pH,当4.7<pH<7.6时停止滴加,过滤,向所得滤液中边搅拌边加入200mL 1.0 mol•L-1NaHCO3溶液,过滤,用蒸馏水洗涤滤渣,至取最后一次洗涤滤液加入1.0 mol•L-1BaCl2溶液无沉淀生成,停止洗涤,再用无水乙醇洗涤滤渣,干燥,得高纯MnCO3固体。[实验中必须选择的试剂有1.0mol•L-1BaCl2溶液、1.0mol•L-1NaHCO3溶液、无水乙醇]
已知:Ⅰ.MnCO3难溶于水和乙醇,在潮湿条件下易被氧化;
Ⅱ.常温Ksp[Al(OH)3]=10-32.9,Ksp[Fe(OH)3]=10-37.4,Ksp[Mn(OH)2]=10-12.8。当溶液中金属离子的浓度小于1×10-5mol•L-1时认为沉淀完全;
Ⅲ.加NaOH溶液调节pH过程中溶液总体积变化忽略不计.
Ⅵ.Mn2+与HCO-3反应生成MnCO3和CO2气体
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3
【考点】制备实验方案的设计.
【答案】减慢模拟烟气的通入速率;H2O+SO2=H2SO3、MnO2+H2SO3=H2SO4+H2O;部分SO2(或H2SO3)在溶液中被氧气氧化生成;Mn2+对氧气氧化SO2(或H2SO3)具有催化作用;取体积相等的蒸馏水和MnCl2溶液,控制其他条件相同,向两份溶液中同时通入含SO2的空气模拟烟气,相同时间后测定溶液中的物质的量浓度;同时不断测定溶液pH,当4.7<pH<7.6时停止滴加,过滤,向所得滤液中边搅拌边加入200mL 1.0 mol•L-1NaHCO3溶液,过滤,用蒸馏水洗涤滤渣,至取最后一次洗涤滤液加入1.0 mol•L-1BaCl2溶液无沉淀生成,停止洗涤,再用无水乙醇洗涤滤渣
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【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:16引用:1难度:0.4
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1.硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣(主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质).用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图:
(1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
(2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
(3)根据下表数据:氢氧化物 Al(OH)3 Mg(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61
(4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
(5)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于发布:2025/1/19 8:0:1组卷:114引用:4难度:0.5 -
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Fe3+已经除尽的试剂是
(4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
(5)煅烧A的反应方程式是
(6)a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于发布:2025/1/19 8:0:1组卷:5引用:1难度:0.5 -
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