Question

【題目】碳酸錳(MnCO3)常用于脫硫的催化劑。工業(yè)上利用軟錳礦（主要成分是MnO2，還含有鈣、鐵、鋁鎂的氧化物及一些重金屬的氧化物）制備無水碳酸錳的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）為了提高“酸浸”步驟中原料的浸出率，可以采取的措施有___________（填字母）。

a．適當(dāng)升溫 b．連續(xù)攪拌 c．研磨礦石 d．加入足量的水

（2）“氧化”步驟中利用MnO2將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式為_____________。

（3）“除鋁鐵”步驟中用MnCO3調(diào)節(jié)溶液pH的優(yōu)點(diǎn)是___________________（寫出一點(diǎn)），也可以用（填化學(xué)式）_____________代替MnCO3。

（4）“沉錳”步驟中反應(yīng)溫度需要控制在30~35℃以下，反應(yīng)溫度控制在35℃以下的原因是____，寫出“沉錳”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________。

（5）25℃時(shí)，Ksp(MnCO3)=2.2×10-11，Ksp(MgCO3)=6.8×10-6。“沉錳”步驟中當(dāng)Mn2+剛好沉淀完全[c(Mn2+)=1×10-5mol·L-1]時(shí)，若不析出MgCO3沉淀，則此時(shí)c(Mg2+)不能超過_____________mol·L-1（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）。

Answer 1

【答案】 abc MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 不引入新的雜質(zhì)（或增加碳酸錳的產(chǎn)量） Mn(OH)2 減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率 MnSO4+2NH4HCO3MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 3.1

【解析】（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、攪拌和增大濃度等，可加快反應(yīng)速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有適當(dāng)升溫、連續(xù)攪拌、研磨礦石等，加水是稀釋，速率降低，故答案為abc；

（2）步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件下可將Fe2+離子氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（3）“除鋁鐵”步驟中用MnCO3調(diào)節(jié)溶液pH既能降低H+的濃度，又不引入新的雜質(zhì)，同時(shí)還能增加碳酸錳的產(chǎn)量，根據(jù)除雜原則，也可以用 Mn(OH)2 代替MnCO3；

（4）“沉錳”步驟中需要滴加碳酸氫銨溶液，因碳酸氫銨不穩(wěn)定，受熱易分解，則反應(yīng)溫度控制在35℃以下，以減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率；本操作步驟中可獲得MnCO3沉淀，同時(shí)生成(NH4)2SO4和CO2，根據(jù)原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnSO4+2NH4HCO3MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O ；

（5）已知Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c(CO32-)=2.2×10-11，當(dāng)c(Mn2+)=1×10-5mol·L-1時(shí)，c(CO32-)=2.2×10-6mol·L-1，則Ksp(MgCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-)=6.8×10-6，c(Ca2+)=3.1mol·L-1。