Question

【題目】電解錳工藝過程會產生錳、鎂復鹽，其組成為(NH4)7MnMg2(SO4)6.521H2O。一種綜合利用該復鹽的工藝流程如圖所示：

已知：Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，Kb(NH3H2O)=1.8×10-5。回答下列問題：

（1）(NH4)7MnMg2(SO4)6.521H2O的水溶液呈__________________性（填“酸”或“堿”） ，Mn的化合價為__________________。

（2）“沉錳”的離子反應方程式為__________________；濾液1溶質的主要成分有__________________。

（3）“沉錳”過程中pH和溫度對Mn2+和Mg2+沉淀率的影響如圖所示：

①由圖可知，“沉錳”合適的條件為__________________。

②Mg2+主要生成的是__________________沉淀（填“Mg(OH)2”或“MgCO3”)，當溫度高于45℃時Mg2+和Mn2+沉淀率的變化如圖所示，原因是__________________。

（4）若將NH3通入0.01molL-1MgSO4溶液至Mg2+完全沉淀，則此時溶液中NH3H2O的物質的量濃度為__________________。(已知=1.34，忽略反應前后溶液體積的變化，計算結果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】酸 +2 HCO3-+NH3H2O+Mn2+=MnCO3↓+NH4++H2O (NH4)2SO4、MgSO4 pH=7.5、45℃ Mg(OH)2 當溫度高于45℃，隨著溫度升高，NH4HCO3分解，c(CO32-)下降，所以Mn2+沉淀率下降，同時，隨著溫度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大，所以Mg2+沉淀率增大 molL-1≈1.5molL-1

【解析】

(NH4)7MnMg2(SO4)6.521H2O經溶解加熱后，分解后逸出，加入氨水和碳酸氫銨將錳離子轉化為碳酸錳沉淀，過濾后，得到濾液1 ，主要成分為(NH4)2SO4、MgSO4，加入氨水后得到沉淀氫氧化鎂和濾液2 為(NH4)2SO4，碳酸錳沉淀加入硫酸后，得到硫酸錳。

(1)由于(NH4)7MnMg2(SO4)6.521H2O屬于強酸弱堿鹽，水溶液呈酸性，根據(jù)所有化合價之和等于0，設Mn的化合價為x，(+1)×7+x+(+2)×2+(-2)×6.5=0，計算出Mn的化合價為+2；

(2)“沉錳”是將錳離子轉化為碳酸錳沉淀，離子反應方程式為HCO3-+NH3H2O+Mn2+=MnCO3↓+NH4++H2O；復鹽溶液經沉錳后過濾得到的濾液1溶質的主要成分有(NH4)2SO4、MgSO4；

(3)①“沉錳”是為了讓錳離子最大可能的沉淀，讓鎂離子不要沉淀，可以選擇pH=7.5、45℃，這時錳離子的沉淀量最大，鎂離子的沉淀量最��；

②Mg2+在堿性條件生成Mg(OH)2沉淀，當溫度高于45℃，隨著溫度升高，NH4HCO3分解，c(CO32-)下降，所以Mn2+沉淀率下降；同時，隨著溫度升高，Mg2+水解生成Mg(OH)2程度增大．所以Mg2+沉淀率增大；

(4)Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11， Ksp=c(Mg2+)c2(OH-)，(molL-1)2，由于2c (SO42-)= c (NH4+)，0.01molL-1MgSO4溶液中，c(SO42-)=0.01molL-1， c(NH4+)=0.02molL-1， ，Kb(NH3H2O)=1.8×10-5，，molL-1≈1.5molL-1。