Question

【題目】磁性材料產(chǎn)業(yè)是21世紀各國競相發(fā)展的高科技支柱產(chǎn)業(yè)之一，作為信息產(chǎn)業(yè)和機電工業(yè)的重要基礎功能材料，磁性材料廣泛用于電子信息、軍事技術等領域。碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2)和黃鐵礦(主要成分為FeS2)為主要原料制備碳酸錳的主要工藝流程如下：

已知：幾種金屬離子沉淀的pH如下表。

	Fe2＋	Fe3＋	Cu2＋	Mn2＋
開始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.2	3.7	7.8	10. 4

回答下列問題：

（1）為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，采取的措施不合理的有________。

A．攪拌 B．適當升高溫度 C．研磨礦石 D．加入足量的蒸餾水

（2）溶浸過程中主要產(chǎn)生的金屬陽離子為Fe3＋、Mn2＋，浸取后的溶液中含有少量Fe2＋、Cu2＋、Ca2＋，則在加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH從而使鐵元素被完全沉淀前，加入適量的軟錳礦，其發(fā)生反應的離子方程式為____________________，加入石灰調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為____________________。

（3）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu2＋、Ca2＋等雜質(zhì)，故濾渣主要是________(填化學式)和CaF2。若測得濾液中c(F－)為0.01mol·L－1，則濾液中殘留c(Ca2＋)為________mol·L－1[已知：Ksp(CaF2)＝1.46×10－10]。

（4）有人認為凈化工序中使用NaF會引起污染，建議用(NH4)2CO3代替NaF，但是用(NH4)2CO3代替NaF的缺點是______________________________________。

（5）下圖為黃鐵礦的質(zhì)量分數(shù)對錳浸出率的影響，僅據(jù)圖中信息，黃鐵礦的質(zhì)量分數(shù)應保持在________％左右。

Answer 1

【答案】D MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O 3.7~5.2 CuS 1.46×10－6 會使Mn2＋沉淀進入濾渣，降低碳酸錳的產(chǎn)率 40

【解析】

由流程可知軟錳礦（主要成分MnO2）和黃鐵礦加入硫酸酸浸過濾得到浸出液，調(diào)節(jié)溶液pH，使鐵離子全部沉淀，過濾得到浸出液中主要含有Cu2＋、Ca2＋等雜質(zhì)，加入硫化鈉和氟化鈉，除去Cu2＋、Ca2＋過濾，在濾液中加入碳酸氫銨和氨水過濾得到混合溶液加熱趕出氨氣結晶析出得到硫酸銨，濾渣為碳酸錳，通過洗滌、烘干得到硫酸錳晶體。

（1）升高溫度、攪拌、減小固體的顆粒等均能加速固體的溶解，所以為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：適當升高溫度，攪拌，研磨礦石，采取的措施不合理的為D；

（2）加入適量的軟錳礦，為了將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于沉淀而除去，其發(fā)生反應的離子方程式為 MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O； 由表中數(shù)據(jù)可知三價鐵離子完全的沉淀的pH為3.7，銅離子開始沉淀的pH為5.2，所以加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍為3.7～5.2；

（3）濾渣主要是CuS和CaF2，若測得濾液中c(F－)為0.01mol·L－1，則濾液中殘留c(Ca2＋)為Ksp(CaF2)÷c2(F－)=1.46×10－10÷(0.01)2=1.46×10－6 mol·L－1；

（4）碳酸錳難溶，用(NH4)2CO3代替NaF的缺點是會使Mn2＋沉淀進入濾渣，降低碳酸錳的產(chǎn)率；

（5）由圖可讀出，黃鐵礦的質(zhì)量分數(shù)應保持在40％左右.