Question

（16分）工業(yè)上可用軟錳礦（主要成分是MnO2）和黃鐵礦（主要成分是FeS2）為主要原料制備高性能磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業(yè)流程如下：

回答下列問題：

（1）為了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（寫一條） 。

（2）除鐵工序中，在加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH前，加入適量的軟錳礦，其作用是：

。

（3）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等雜質(zhì)。若測得濾液中c(F-)=0.01 mol?L-1，濾液中殘留的c(Ca2+)= 〔已知：Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕，

（4）沉錳工序中，298K、c(Mn2+)為1.05 mol?L-1時，實驗測得MnCO3的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖中信息得出的結(jié)論是 。

（5）沉錳工序中有CO2生成，則生成MnCO3的離子方程式是 。

（6）從沉錳工序中得到純凈MnCO3的操作方法是 。

副產(chǎn)品A的化學(xué)式是 。

 

Answer 1

32．（16分） （1）攪拌、適當(dāng)升高溫度、研磨礦石、適當(dāng)提高稀硫酸的濃度（答一條，2分）

（2）使殘余的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+（2分）

（3）1.46×10-6 mol?L-1 （2分）

（4）pH等于7.0時反應(yīng)速率最快，且MnCO3的產(chǎn)率最高（2分）

（5）Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O（3分）

（6）過濾、洗滌、干燥。（3分） (NH4)2SO4（2分）

【解析】

試題分析： （1）提高浸取率的措施可以是攪拌、適當(dāng)升高溫度、研磨礦石、適當(dāng)增大酸的濃度等，任選一條。

（2）主要成分是FeS2 的黃鐵礦在酸浸過程中產(chǎn)生亞鐵離子，因此流程第二步除鐵環(huán)節(jié)的鐵應(yīng)該轉(zhuǎn)化鐵離子才能更好除去，所以需要加入氧化劑軟錳礦把Fe2+氧化為Fe3+，在加入石灰調(diào)節(jié)pH值使Fe3+完全沉淀。

（3）由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+ 雜質(zhì)，因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等雜質(zhì)可分別使用(NH4)2S和NH4F，生成CuS、CaF沉淀除去。根據(jù)已知氟化鈣的溶度積和c(F-)，可求c(Ca2+)= Ksp(CaF2)/ c2(F-)=1.46×10-6 mol?L-1 。

（4）從沉錳的圖像可以看出，在已給的幾個pH值條件下，pH越大得到的MnCO3的產(chǎn)率越高，且需要的時間越短，且在pH=7時，有更好的效果，因此結(jié)論是pH等于7.0時反應(yīng)速率最快，且MnCO3的產(chǎn)率最高。

（5）沉錳工序的溶液中有Mn2+，加入碳酸氫銨，Mn2+會與HCO3-電離產(chǎn)生的CO32-結(jié)合成難溶的沉淀MnCO3 ，從而促進HCO3-進一步電離產(chǎn)生H+，一部分HCO3-又與電離得到的H+反應(yīng)生成氣體CO2，因此整個反應(yīng)可以表達成Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（6）從沉錳工序中得到純凈MnCO3，只需將沉淀析出的MnCO3 過濾、洗滌、干燥即可。得到的濾液中還有大量的銨根離子和硫酸根離子沒有反應(yīng)，因此可以制的副產(chǎn)品 (NH4)2SO4 。

考點：本題考查的是化學(xué)工藝流程題。