研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO2)吸收硫酸厂的尾气SO2，制备硫酸锰的生产流程如下：已知：浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn2＋，还含

题文

研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分是MnO₂)吸收硫酸厂的尾气SO₂，制备硫酸锰的生产流程如下：



已知：浸出液的pH＜2，其中的金属离子主要是Mn^2＋，还含有少量的Fe^2＋、Al^3＋、Ca^2＋、Pb^2＋等其他金属离子。PbO₂的氧化性大于MnO₂。PbSO₄是一种微溶物质。有关金属离子的半径、形成氢氧化物沉淀时的pH见下表，阳离子吸附剂吸附金属离子的效果见下图。
离子
离子半径(pm)
开始沉淀
时的pH
完全沉淀
时的pH
Fe^2＋
74
7.6
9.7
Fe^3＋
64
2.7
3.7
Al^3＋
50
3.8
4.7
Mn^2＋
80
8.3
9.8
Pb^2＋
121
8.0
8.8
Ca^2＋
99
－
－
 



请回答下列问题：
（1）写出浸出过程中生成Mn²⁺反应的化学方程式                            。
（2）氧化过程中主要反应的离子方程式                                 。
（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH值，此处调节pH值用到的仪器是       ，应调节pH的范围为                     。
（4）阳离子吸附剂可用于除去杂质金属离子。请依据图、表信息回答，决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有                 、                 等；吸附步骤除去的主要离子为：               。
（5）CaSO₄是一种微溶物质，已知Ksp(CaSO₄)=9.10×10^—6。现将c mol·L^—1CaCl₂溶液与2.00×10^—2 mol·L^—1Na₂SO₄溶液等体积混合（忽略体积的变化），则生成沉淀时，c的最小值是 。

题型：未知 难度：其他题型

答案

（1）SO₂＋MnO₂＝MnSO₄ （2）2Fe^2＋＋MnO₂＋4H^＋＝2Fe^3＋＋Mn^2＋＋2H₂O；
（3）pH计， 4.7 ≤pH<8.3   （4）吸附时间、金属离子的半径 、金属离子的电荷；Pb^2＋、Ca^2＋
（5）1.82×10 ^{- 3}

解析

（1）根据题意在浸出过程中生成Mn²⁺反应的化学方程式为SO₂＋MnO₂＝MnSO₄；（2）将Fe²⁺氧化为Fe³⁺过程中主要反应的离子方程式为2Fe^2＋＋MnO₂＋4H^＋＝2Fe^3＋＋Mn^2＋＋2H₂O。（3）在氧化后的液体中加入石灰浆，用于调节pH值，此处调节pH值用到的仪器是pH计。使Fe^3＋沉淀完全的pH为3.7，而Mn^2＋开始形成沉淀的pH为8.3。因此应调节pH的范围为4.7 ≤pH<8.3。（4）根据题目提供的表格数据可知决定阳离子吸附剂吸附效果的因素有吸附时间、金属离子的半径 、金属离子的电荷；吸附步骤除去的主要离子为Pb^2＋、Ca^2＋。（5）CaSO₄是一种微溶物质，已知Ksp(CaSO₄)=9.10×10^—6。现将c mol/LCaCl₂溶液与2.00×10^—2 mol/LNa₂SO₄溶液等体积混合,由于忽略体积的变化，所以混合后氯化钙和硫酸钠溶液的浓度都要减半；c(SO₄^2-)=1.00×10^—2 mol/L. c(Ca²⁺)=c/2mol/L.由于Ksp(CaSO₄)= 9.10×10^—6，c(SO₄^2-)·c(Ca²⁺)≥9.10×10^—6,则生成沉淀时c(Ca²⁺)≥（9.10×10^—6÷1.00×10^—2 mol/L）×2=1.82×10^－3mol/L。因此c的最小值是1.82×10^－3mol/L.

考点

据考高分专家说，试题“研究人员研制利用低品位软锰矿浆(主要成分.....”主要考查你对 [离子方程式 ]考点的理解。

离子方程式

离子方程式：
用实际参加反应的离子符号表示离子反应的式子。

离子方程式书写规则：
①写：写出化学反应方程式
②拆：把易溶于水、易电离的物质写成离子形式，难容难电离的物质及气体等仍用化学式表示
③删：删去方程式两边不参加反应的离子
④查：检查离子方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等
离子方程式书写及正误的判断方法：
①判断反应是否在水溶液中进行
因为电解质在水溶液中可以电离为自由移动的离子，在这种条件下才能发生离子反应。
②判断反应能否发生。
如果反应不能发生，当然也就没有离子方程式可言。
③判断反应物、生成物是否正确。
④判断质量和电荷是否守恒。
离子方程式不仅要质量守恒，而且反应前后各离子所带电荷总数必须相等。
⑤判断氧化物、难溶物、气体、单质、难电离的弱酸、弱碱、水是否写成了分子形式，而易电离的物质是否写成离子形式。
⑥判断连接符号“=”和“”及状态符号“↑”和“↓”运用是否正确。
强电解质的电离、不可逆反应、双水解反应用“=”；弱电解质电离、可逆反应、水解反应用“”。复分解反应、水解反应生成的难溶物用“↓”，气体用“↑”；单水解反应生成的难溶物不用“↓”，气体不用“↑”。
⑦判断微溶物的处理是否正确。
微溶物做反应物时，一般用离子形式，做生成物时一般用分子式。
⑧判断反应物的滴加顺序与方程式中生成物是否一致。
如：把碳酸钠溶液滴加到盐酸溶液中，和把盐酸滴加到碳酸钠溶液中反应产物是不同的。
⑨判断反应物的相对量与产物是否一致。
有些反应因反应物的量不同会生成不同的产物。如：CO₂、SO₂、H₂S等气体与碱溶液反应时，若气体少量，则生成正盐；若气体过量，则生成酸式盐。
⑩判断电解质在写成离子形式时阴阳离子个数比是否合理。
如Ba(OH)₂溶液和稀H₂SO₄反应的离子方程式往往错误写成： ，正确为：

书写与量有关的离子方程式：
基本方法是：把物质的量少的物质的系数定为1，其他物质按最大量消耗。

1.因滴加顺序不同造成连续反应

• HCl与Na₂CO₃

向Na₂CO₃溶液中滴入盐酸溶液至过量，其离子反应分步写 （1）CO₃^2-+H⁺==HCO₃^- （2）HCO₃^-+H⁺==CO₂↑+H₂O
若向盐酸溶液中滴入Na₂CO₃溶液至不再产生气体，其离子反应一步完成 CO₃^2-+2H⁺==CO₂↑+H₂O
若向足量Na₂CO₃溶液中加入少量的盐酸溶液，其离子方程式为： CO₃^2-+H⁺==HCO₃^-

• HCl与NaAlO₂ 

向Na₂CO₃溶液中滴入盐酸溶液至过量，其离子反应分步写 （1）CO₃^2-+H⁺==HCO₃^- （2）HCO₃^-+H⁺==CO₂↑+H₂O
若向盐酸溶液中滴入Na₂CO₃溶液至不再产生气体，其离子反应一步完成 CO₃^2-+2H⁺==CO₂↑+H₂O
若向足量Na₂CO₃溶液中加入少量的盐酸溶液，其离子方程式为： CO₃^2-+H⁺==HCO₃^-  

• AlCl₃与NaOH 

向AlCl₃溶液中滴入NaOH溶液至过量，其离子反应分步写 （1）Al³⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓ （2）Al(OH)₃+OH^-==AlO₂^-+2H₂O
若向NaOH溶液中加入少量AlCl₃溶液，其离子反应一步完成 Al³⁺+4OH^-==AlO₂^-+2H₂O
若向足量Al₂(SO₄)₃溶液中加入少量的NaOH溶液，其离子方程式为： Al³⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓

• AgNO₃与NH₃·H₂O

 向AgNO₃溶液中滴入稀NH₃·H₂O至过量，其离子反应分步写（1） Ag⁺+NH₃·H₂O==AgOH↓+NH₄⁺    (2)AgOH+2NH₃·H₂O==Ag(NH₃)₂⁺+OH^-+2H₂O
 若向NH₃·H₂O溶液中加入少量AgNO₃，其离子反应一步完成 Ag⁺+3NH₃·H₂O==Ag(NH₃)₂⁺+OH^-+NH₄⁺+2H₂O 
 若向足量AgNO₃溶液中滴入少量NH₃·H₂O，其离子方程式为：Ag⁺+NH₃·H₂O==AgOH↓+NH₄⁺

• CO₂与NaOH

向NaOH溶液中通人CO₂气体至过量，其离子反应分步写 （1）2OH^-+CO₂==CO₃^2-+H₂O (2)CO₃^2-+CO₂+H₂O==2HCO₃^-
若向足量NaOH溶液中通人少量CO₂气体，其离子方程式为： 2OH^-+CO₂==CO₃^2-+H₂O
若向NaOH溶液中通人过量CO₂气体，其离子反应一步完成 OH^-+CO₂==HCO₃^-

2.过量型：

向足量的Ca(HCO₃)₂溶液中逐渐滴入NaOH溶液          OH-+Ca²⁺+HCO₃^-==H₂O+CaCO₃↓
向足量的NaOH溶液中逐渐滴入Ca(HCO₃)₂溶液        Ca²⁺+2HCO₃^-+2OH^-==2H₂O+CaCO₃↓+CO₃^2-
Fe与HNO₃ ：铁过量时：Fe+4HNO₃==Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O
                       铁不足时：3Fe+8HNO₃==3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O

3.定量型：

因还原性I^->Fe²⁺>Br^-,所以在FeI₂或者FeBr₂中通入一定量的Cl₂，发生不同的离子反应，依次为：
（1）2I^-+Cl₂==2Cl^-+I₂（2）2Fe²⁺+Cl₂==2Fe³⁺+2Cl^-（3）2Br^-+Cl₂==2Cl^-+Br₂

4.目标型

向明矾溶液逐滴滴加Ba(OH)₂溶液至硫酸根离子刚好沉淀完全         Al³⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+4OH^-==AlO₂^-+2BaSO₄↓+2H₂O
向明矾溶液逐滴滴加Ba(OH)2溶液至铝离子刚好沉淀完全                Al³⁺SO₄^2-+Ba²⁺+3OH^-==Al(OH)₃↓+2BaSO₄↓

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