Question

2．碳酸錳（MnCO₃）是理想的高性能強(qiáng)磁性材料，也是制備Mn₂O₃、MnO₂等錳的氧化物的重要原料，廣泛用于電子、化工、醫(yī)藥等行業(yè)．一種制備MnCO₃的生產(chǎn)流程如圖所示．
 
已知生成氫氧化物的pH和有關(guān)硫化物的K_sp如表：

物質(zhì)	MnS	CuS	PbS
Ksp	2.5×10-13	6.3×10-36	8.0×10-28

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2
開(kāi)始沉淀pH	2.7	7.6	8.3
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8

軟錳礦主要成分為MnO₂，其中含有鐵、鋁、硅的氧化物和少量重金屬化合物雜質(zhì)，SO₂來(lái)自工業(yè)廢氣．流程①中主要發(fā)生的反應(yīng)有：MnO₂+SO₂═MnSO₄
2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
（1）流程①中所得MnSO₄溶液的pH比軟錳礦漿的pH�。ㄌ睢按蟆被颉靶　保�，該流程可與工業(yè)制備硫酸（填寫(xiě)工業(yè)生產(chǎn)名稱）聯(lián)合，生產(chǎn)效益更高．
（2）反應(yīng)②的目的是將溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其離子反應(yīng)方程式為  MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，這樣設(shè)計(jì)的目的和原理是使Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)镕e³⁺，F(xiàn)e³⁺完全沉淀的pH較低（或Fe³⁺更易沉淀）．
（3）反應(yīng)③中硫化鈉的作用是使重金屬離子轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀，碳酸鈣的作用是與溶液中的酸反應(yīng)，使溶液中的Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀．
（4）反應(yīng)④發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：MnSO₄+2NH₄HCO₃=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．反應(yīng)中通常需加入稍過(guò)量的NH₄HCO₃，且控制溶液的pH為6.8～7.4．加入稍過(guò)量的NH₄HCO₃的目的是使MnCO₃沉淀完全，溶液的pH不能過(guò)低的原因是MnCO₃沉淀量少，NH₄HCO₃與酸反應(yīng)（或MnCO₃、NH₄HCO₃與酸反應(yīng)溶解） ．
（5）軟錳礦中錳的浸出有兩種工藝：
工藝A：軟錳礦漿與含SO₂的工業(yè)廢氣反應(yīng)
工藝B：軟錳礦與煤炭粉混合，焙燒后加稀硫酸溶解．
其中工藝A的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源、治理含SO₂的工業(yè)廢氣等．（答對(duì)1個(gè)即可）

Answer 1

分析 軟錳礦主要成分為MnO₂，其中含有鐵、鋁、硅的氧化物和少量重金屬化合物雜質(zhì)，用軟錳礦與來(lái)自工業(yè)廢氣主要是SO₂反應(yīng)生成硫酸錳，另外還原硫酸鐵、硫酸亞鐵等，再加入二氧化錳反應(yīng)使亞鐵離子被氧化成鐵離子，得到含有硫酸錳的溶液中再加入硫化鈉和碳酸鈣固體，反應(yīng)后過(guò)濾得硫酸錳溶液，在硫酸錳溶液中加入碳酸氫鈉得碳酸錳沉淀和硫酸銨溶液，過(guò)濾得碳酸錳固體，
（1）軟錳礦漿是二氧化錳，MnSO₄溶液水解顯酸性，F(xiàn)e³⁺將SO₂氧化為硫酸；
（2）MnO₂可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺完全沉淀的pH較Fe²⁺低；
（3）碳酸鈣與溶液中的H⁺反應(yīng)，使溶液中的PH升高；
（4）加入一種反應(yīng)物能提高另一種反應(yīng)物的裝化率；MnCO₃，NH₄HCO₃與酸反應(yīng)；
（5）錳礦與煤炭粉混合，焙燒生成二氧化硫，污染空氣．

解答 解：（1）軟錳礦漿是二氧化錳，MnSO₄溶液水解先酸性，根據(jù)2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．Fe³⁺可將SO₂氧化為硫酸，故答案為：��；工業(yè)制備硫酸； 
（2）MnO₂可將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，F(xiàn)e³⁺完全沉淀的pH較Fe²⁺低，所以將溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；使Fe²⁺ 轉(zhuǎn)變?yōu)镕e³⁺，F(xiàn)e³⁺完全沉淀的pH較低（或Fe³⁺更易沉淀）；
（3）碳酸鈣與溶液中的H⁺反應(yīng)，使溶液中的PH升高，使溶液中的Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀，
故答案為：與溶液中的酸反應(yīng)，使溶液中的Fe³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀；
（4）加入稍過(guò)量的NH₄HCO₃能提高M(jìn)nSO₄的裝化率，使MnCO₃沉淀完全，溶液的pH不過(guò)低，H⁺可與MnCO₃，NH₄HCO₃反應(yīng)，
故答案為：使MnCO₃沉淀完全；MnCO₃沉淀量少，NH₄HCO₃與酸反應(yīng)（或MnCO₃、NH₄HCO₃與酸反應(yīng)溶解）；
（5）錳礦與煤炭粉混合，焙燒生成二氧化硫，污染空氣，而工藝A不僅不產(chǎn)生二氧化硫，且能生產(chǎn)硫酸，故答案為：節(jié)約能源、治理含SO₂的工業(yè)廢氣等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了流程分析，反應(yīng)過(guò)程理解應(yīng)用，反應(yīng)現(xiàn)象和產(chǎn)物的判斷，注意基本實(shí)驗(yàn)的操作步驟，離子方程式書(shū)寫(xiě)等，題目難度中等．