Question

【題目】工業(yè)采用氯化銨焙燒菱錳礦制備高純碳酸錳的流程如圖所示：

已知：①菱錳礦的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分別為4.7、3.2，Mn2+、Mg2+開始沉淀的pH分別為8.1、9.1。

③焙燒過程中主要反應(yīng)為MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

（1）結(jié)合圖1、2、3，分析焙燒過程中最佳的焙燒溫度、、焙燒時間依次分別為_____、_____、_____。

（2）浸出液“凈化除雜”過程如圖：

①已知幾種氧化劑氧化能力的強(qiáng)弱順序為：H2O2＞Cl2＞MnO2＞Fe3+，則氧化劑X宜選擇__(填字母)。

A．H2O2 B．Cl2 C．MnO2

②調(diào)節(jié)pH時，pH可取的范圍為______。

（3）“碳化結(jié)晶”步驟中，加入碳酸氫銨時反應(yīng)的離子方程式為____。

（4）上述流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是_____。

Answer 1

【答案】500℃ 1.10 60min C 4.7≤pH＜8.1 Mn2++2HCO3-＝MnCO3↓+CO2↑+H2O NH4Cl

【解析】

根據(jù)流程：將菱鎂礦粉(主要成分是MnCO3，還含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)與氯化銨混合研磨后焙燒：MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O，浸出，浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+，加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+：MnO2+2Fe2++4H+＝Mn2++2Fe3++2H2O，然后調(diào)節(jié)溶液pH范圍4.7≤pH＜8.1使Fe3+，A13+沉淀完全，再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+，過濾除去Fe(OH)3、Al(OH)3、CaF2、MgF2，凈化液的成分主要含有MnCl2，加入碳酸氫銨碳化結(jié)晶，發(fā)生反應(yīng)：Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O，過濾，得到MnCO3產(chǎn)品和濾液NH4Cl，將濾液NH4Cl蒸發(fā)結(jié)晶得到NH4Cl晶體可循環(huán)使用，據(jù)此分析作答。

(1)由圖可知，錳的浸出率隨著焙燒溫度、氯化銨與菱鎂礦粉的質(zhì)量之比、焙燒時間增大而提高，到500℃、1.10、60min達(dá)到最高，再增大錳的浸出率變化不明顯，故氯化銨焙燒菱鎂礦的最佳條件是焙燒溫度500℃，氯化銨與菱鎂礦粉的質(zhì)量之比為1.10，焙燒時間為60min；

(2)①對浸出液凈化除雜時，需要將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，根據(jù)氧化劑氧化能力的強(qiáng)弱順序為H2O2＞Cl2＞MnO2＞Fe3+，則應(yīng)選擇加入MnO2將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，而不能用H2O2或Cl2，因為H2O2或Cl2除能氧化Fe2+，還能氧化Mn2+，故答案為C；

②已知：Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分別為4.7、3.2，Mn2+、Mg2+開始沉淀的pH分別為8.1、9.1，調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3+，A13+沉淀完全，同時不使Mn2+沉淀，故pH范圍為：4.7≤pH＜8.1；

(3)凈化液的成分主要含有MnCl2，碳化結(jié)晶時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O；

(4)根據(jù)分析和流程可知，可以循環(huán)使用的固體物質(zhì)是NH4Cl。