Question

8．用軟錳礦（主要成分為MnO₂）生產(chǎn)高錳酸鉀產(chǎn)生的錳泥中，還含有18%的MnO₂、3%的KOH（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），及少量Cu、Pb的化合物等，用錳泥可回收制取MnCO₃，過(guò)程如圖17：

（1）錳泥中加入H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，反應(yīng)的離子方程式是MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
（2）經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：MnO₂稍過(guò)量時(shí)，起始H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＜0.7時(shí)，濾液1中能夠檢驗(yàn)出有Fe²⁺；$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$≥0.7時(shí)，濾液1中不能檢驗(yàn)出有Fe²⁺．
①檢驗(yàn)Fe²⁺是否氧化完全的實(shí)驗(yàn)操作是取少量濾液1，加入鐵氰化鉀溶液，若無(wú)藍(lán)色沉淀生成，證明Fe²⁺被氧化完全．
②生產(chǎn)時(shí)H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中c（H⁺）/c（Fe²⁺）控制在0.7～1之間，不宜過(guò)大，請(qǐng)從節(jié)約藥品的角度分析，原因是$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$過(guò)大，在調(diào)節(jié)pH環(huán)節(jié)會(huì)多消耗氨水．若$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＞1，調(diào)節(jié)$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$到0.7～1的方法是向混合溶液中加適量鐵粉．
（3）寫出濾液2中加入過(guò)量NH₄HCO₃反應(yīng)的離子方程式Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（4）上述過(guò)程錳回收率可達(dá)95%，若處理1740kg的錳泥，可生產(chǎn)MnCO₃393.3kg（已知相對(duì)分子質(zhì)量：MnO₂ 87；MnCO₃ 115）．

Answer 1

分析 H₂SO₄、FeSO₄混合溶液與錳泥中的二氧化錳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將亞鐵氧化為三價(jià)鐵，然后過(guò)濾濾去未反應(yīng)掉的二氧化錳和不溶的雜質(zhì)，向?yàn)V液中氨水來(lái)調(diào)節(jié)溶液的PH值，并用硫化鈉來(lái)沉淀銅離子和鉛離子，然后過(guò)濾濾去生成的沉淀，最后向?yàn)V液中加入過(guò)量的碳酸氫銨生成碳酸錳，
（1）錳泥中加入H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，是二氧化錳和亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成鐵離子，二氧化錳酸性條件下被還原；
（2）①檢驗(yàn)Fe²⁺的存在加入鐵氰化鉀溶液，觀察溶液是否變藍(lán)；
②生產(chǎn)時(shí)H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$控制在0.7～1之間，不宜過(guò)大，如果比值越大說(shuō)明硫酸的含量越高，后面用氨水調(diào)節(jié)PH時(shí)消耗的氨水的量多，造成原料的浪費(fèi)；若$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＞1，調(diào)節(jié)$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$到0.7～1的方法是減小氫離子而增加亞鐵離子的濃度，所以最好加入鐵與氫離子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氫氣從而消耗氫離子，而生成亞鐵離子；
（3）濾液2中的錳離子與NH₄HCO₃反應(yīng)生成碳酸錳和二氧化碳與水；
（4）錳泥中含18%的MnO₂，程錳回收率可達(dá)95%，根據(jù)關(guān)系式MnO₂～～MnCO₃，進(jìn)行算計(jì)．

解答 解：（1）錳泥中加入H₂SO₄、FeSO₄混合溶液，是二氧化錳和亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成鐵離子，二氧化錳酸性條件下被還原，所以方程式為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）①檢驗(yàn)Fe²⁺的存在加入鐵氰化鉀溶液，觀察溶液是否變藍(lán)，故答案為：取少量濾液1，加入鐵氰化鉀溶液，若無(wú)藍(lán)色沉淀生成，證明Fe²⁺被氧化完全；
②生產(chǎn)時(shí)H₂SO₄、FeSO₄混合溶液中$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$控制在0.7～1之間，不宜過(guò)大，如果比值越大說(shuō)明硫酸的含量越高，后面用氨水調(diào)節(jié)PH時(shí)消耗的氨水的量多，造成原料的浪費(fèi)；若$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$＞1，調(diào)節(jié)$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$到0.7～1的方法是減小氫離子而增加亞鐵離子的濃度，所以最好加入鐵與氫離子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氫氣從而消耗氫離子，而生成亞鐵離子；故答案為：$\frac{c（{H}^{+}）}{c（F{e}^{2+}）}$過(guò)大，在調(diào)節(jié)pH環(huán)節(jié)會(huì)多消耗氨水；向混合溶液中加適量鐵粉；
（3）濾液2中的錳離子與NH₄HCO₃反應(yīng)生成碳酸錳和二氧化碳與水，所以離子方程式為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（4）錳泥中含18%的MnO₂，程錳回收率可達(dá)95%，根據(jù)關(guān)系式
MnO₂～～～～～～～～MnCO₃，
87                  115
1740kg×18%×95%    m
$\frac{87}{1740kg×18%×95%}=\frac{115}{m}$，
解之得m=393.3kg，故答案為：393.3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)元素及其化合物的主要性質(zhì)的掌握、書(shū)寫化學(xué)反應(yīng)方程式、閱讀題目獲取新信息能力、對(duì)工藝流程的理解等，難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)、信息分析解決問(wèn)題能力．