Question

【題目】以某菱錳礦（含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等）為原料通過(guò)以下方法可獲得碳酸錳粗產(chǎn)品：

（1）“酸浸”時(shí)加快反應(yīng)速率的方法除了增加硫酸的濃度和加熱外，還有___________________。（寫(xiě)出一種）

（2）在加NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí)約為5，如果pH過(guò)大，可能導(dǎo)致濾渣1中 ___________________（填化學(xué)式）的含量減少。

（3）取“沉錳”前溶液a mL于錐形瓶中，加入少量AgNO3溶液（作催化劑）和過(guò)量的1.5%(NH4)2S2O8（過(guò)二硫酸氨）溶液，加熱，Mn2＋被氧化為MnO4-，反應(yīng)一段時(shí)間后再煮沸5 min[除去過(guò)量的(NH4)2S2O8]，冷卻至室溫。選用適宜的指示劑，用b mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V mL。

①Mn2＋與(NH4)2S2O8反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________。

②用含a、b、V的代數(shù)式表示“沉錳”前溶液中c(Mn2＋)＝_______________。

（4）①寫(xiě)出“沉錳”時(shí)的離子方程式：___________________________________________。

②在其他條件相同時(shí)，NH4HCO3的初始濃度越大，錳元素回收率越高，請(qǐng)從沉淀溶解平衡的角度解釋其原因___________________________________________。

Answer 1

【答案】 將礦石粉碎(或攪拌等） Al(OH)3、SiO2 2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+ molL-1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O c(NH4HCO3)越大，c(CO32-)越大，使平衡MnCO3(s)CO32- (aq)+Mn2+ (aq)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，析出的MnCO3越多(或其他合理解釋）

【解析】此化工流程是制備碳酸錳的。第一步是目標(biāo)元素提取，菱錳礦用硫酸浸取得硫酸錳溶液，同時(shí)碳酸亞鐵和氧化鋁也溶了生成硫酸亞鐵和硫酸鋁，第二步是用二氧化錳將亞鐵離子氧化為+3價(jià)鐵離子，第三步是加氫氧化鈉調(diào)pH將+3價(jià)鐵離子和+3價(jià)鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，經(jīng)過(guò)濾后，向?yàn)V液中加入碳酸氫銨沉錳得到碳酸錳。

（1）“酸浸”時(shí)加快反應(yīng)速率的方法除了增加硫酸的濃度和加熱外，還有將礦石粉碎(或攪拌等） 。

（2）在加NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí)約為5，如果pH過(guò)大，可能導(dǎo)致濾渣1中Al(OH)3、SiO2 的含量減少，這兩種物質(zhì)都可以與強(qiáng)堿反應(yīng)生成可溶性鹽。

（3）①Mn2＋與(NH4)2S2O8反應(yīng)的離子方程式為2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+ 。②用b mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，由于反應(yīng)前后錳元素守恒，所以n(Mn2+)= n(Fe2+)= V，所以 “沉錳”前溶液中c(Mn2＋)＝ molL-1 。

（4）①寫(xiě)出“沉錳”時(shí)的離子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O。

②在其他條件相同時(shí)，NH4HCO3的初始濃度越大，錳元素回收率越高，其原因?yàn)?/span>c(NH4HCO3)越大，c(CO32-)越大，對(duì)平衡MnCO3(s)CO32- (aq)+Mn2+ (aq)向沉淀方向移動(dòng)越有利，析出的MnCO3越多。