Question

工业上利用软锰矿浆烟气脱硫吸收液制取电解锰，并利用阳极液制备高纯碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下(软锰矿的主要成分是MnO₂，还含有硅、铁、铝的氧化物和少量重金属化合物等杂质)：

（1）一定温度下，“脱硫浸锰”主要产物为MnSO₄，该反应的化学方程式为__。

（2）“滤渣2”中主要成分的化学式为__。

（3）“除重金属”时使用(NH₄)₂S而不使用Na₂S的原因是__。

（4）“电解”时用惰性电极，阳极的电极反应式为__。

（5）“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为___。“50℃碳化”时加入过量NH₄HCO₃，可能的原因是__（写两种）。

（6）已知：25℃时，K_w=1.0×10^－14，K_a(NH₃·H₂O)=1.75×10^－5。在(NH₄)₂SO₄溶液中，存在如下平衡：NH₄⁺+H₂ONH₃·H₂O+H⁺，则该反应的平衡常数为__。

Answer

MnO2＋SO2=MnSO4或H2O＋SO2 =H2SO3、MnO2＋H2SO3=MnSO4＋H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 会导致生成物(NH4)2SO4中出现杂质 4OH-－4e-=O2↑＋2H2O Mn2+＋2HCO3-MnCO3↓＋CO2↑＋H2O 使MnSO4充分转化为MnCO3；NH4HCO3受热易分解，造成损失；NH4HCO3能与H+反应，防止MnCO3沉淀溶解损失 5.7×10-10

【解析】

由流程可知，“脱硫浸锰”环节，二氧化硫与软锰矿浆作用生成硫酸锰和少量的硫酸铝、硫酸亚铁等，二氧化硅不反应经过滤成为滤渣Ⅰ，氧化环节，双氧水可将亚铁离子氧化为铁离子，加氨水调节溶液的PH为5—6把铁离子和铝离子转化为沉淀除去，加硫化铵把重金属离子转化为沉淀除去，通过电解得到金属锰；在阳极液中加碳酸氢铵得碳酸锰和硫酸铵。

（1）“脱硫浸锰”环节，二氧化硫与二氧化锰发生氧化还原反应生成MnSO4，反应的化学方程式为 MnO2＋SO2＝MnSO4或H2O＋SO2＝H2SO3、MnO2＋H2SO3＝MnSO4＋H2O；

（2）根据流程图，加入氨水沉淀铁离子、铝离子等金属阳离子，“滤渣2”主要成分的化学式为Fe(OH)3、Al(OH)3；

（3）“除重金属”时使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是加Na2S会引入钠离子，会导致生成物(NH4)2SO4中出现杂质Na2SO4；

（4）“电解”时用惰性电极，阳极应该是水电离出的氢氧根离子放电，电极反应式为 2H2O-4e-=O2↑+4H+或4OH--4e-=O2↑+2H2O；

（5）“50 ℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为 Mn2＋＋2HCO3－MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；原溶液显酸性，且碳酸氢铵受热易分解，故“50 ℃碳化”时加入过量NH4HCO3，可能的原因是NH4HCO3与H+反应，防止MnCO3沉淀溶解损失，以及防止NH4HCO3受热分解损失，还可以使MnSO4充分转化为MnCO3；

（6）根据方程式NH4++H2ONH3·H2O+H+可知反应的平衡常数＝。