以廢干電池(主要含MnO2、MnOOH、Zn、Zn(OH)2、Fe、KOH)和鈦白廠(chǎng)廢酸(主要含H2SO4,還有少量Ti3+、Fe2+、Ca2+、Mg2+等)為原料制備錳鋅鐵氧體[MnxZn1-xFe2O4]的流程如圖所示:
已知:①25℃時(shí),Ksp(MgF2)=7.5×10-11,Ksp(CaF2)=1.5×10-10;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配離子(M代表金屬元素);
②在A(yíng)g+催化下可發(fā)生反應(yīng)2Mn2++5S2+8H2O=2+10+16H+;
③(NH4)2S2O8在煮沸時(shí)易分解.
(1)酸浸過(guò)程中含錳物質(zhì)被溶液中的FeSO4還原為Mn2+,其中MnO2參與反應(yīng)的離子方程式為
MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
.
(2)氧化時(shí)加入H2O2將Ti3+、Fe2+氧化,再加入Na2CO3調(diào)節(jié)溶液pH為1~2,生成偏鈦酸(H2TiO3)和黃鉀鐵礬[K2Fe6(SO4)4(OH)12沉淀,使得鈦、鉀得以脫除.
①加入Na2CO3成黃鉀鐵礬的離子方程式為 2K
++6Fe
3++4
+6
+6H
2O=K
2Fe
6(SO
4)
4(OH)
12↓+6CO
2↑
2K
++6Fe
3++4
+6
+6H
2O=K
2Fe
6(SO
4)
4(OH)
12↓+6CO
2↑
.
②若加入Na2CO3過(guò)多,將導(dǎo)致生成的黃鉀鐵礬沉淀轉(zhuǎn)化為 Fe(OH)3
Fe(OH)3
(填化學(xué)式).
(3)氟化過(guò)程中溶液pH與鈣鎂去除率關(guān)系如圖所示.當(dāng)2.5<pH<4.0時(shí),溶液pH過(guò)高或過(guò)低,Ca2+、Mg2+去除率都會(huì)下降,其原因是 當(dāng)pH過(guò)低酸性較強(qiáng)NH4F會(huì)生成HF,溶液中F-濃度較低,Ca2+、Mg2+去除率會(huì)下降;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配離子,MgF2、CaF2去除率會(huì)下降
當(dāng)pH過(guò)低酸性較強(qiáng)NH4F會(huì)生成HF,溶液中F-濃度較低,Ca2+、Mg2+去除率會(huì)下降;酸性較弱時(shí),MgF2、CaF2均易形成[MFn]2-n配離子,MgF2、CaF2去除率會(huì)下降
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(4)共沉淀前,需測(cè)定溶液中錳元素含量.準(zhǔn)確量取1.00mL氟化后溶液于錐形瓶中,加入少量硫酸、磷酸和硝酸銀溶液振蕩:將溶液加熱至80℃,加入3g(NH4)2S2O8充分反應(yīng)后,再將溶液煮沸;冷卻后,用0.0700mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),平行滴定3次,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液32.60mL.計(jì)算氟化后溶液中Mn2+物質(zhì)的量濃度 0.4564mol/L
0.4564mol/L
(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程).