【題目】高純碳酸錳在電子工業(yè)中有重要的應(yīng)用,濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2 , 含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:
(1)浸出:浸出時(shí)溫度控制在90℃~95℃之間,并且要連續(xù)攪拌3小時(shí)的目的是 , 植物粉的作用是
(2)除雜:①向浸出液中加入一定量的碳酸錳礦,調(diào)節(jié)浸出液的pH為3.5~5.5;②再加入一定量的軟錳礦和雙氧水,過(guò)濾;
③…
操作①中使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢(shì)是;操作②中加入雙氧水不僅能將Fe2+氧化為Fe3+ , 而且能提高軟錳礦的浸出率.寫出雙氧水提高軟錳礦浸出率的離子方程式
(3)制備:在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀.溫度控制35℃以下的原因是;該反應(yīng)的化學(xué)方程式為;生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是
(4)計(jì)算:室溫下,Ksp(MnCO3)=1.8×1011 , Ksp(MgCO3)=2.6×105 , 已知離子濃度小于1.0×105molL1時(shí),表示該離子沉淀完全.若凈化液中的c(Mg2+)=102mol/L,試計(jì)算說(shuō)明Mg2+的存在是否會(huì)影響MnCO3的純度.

【答案】
(1)提高軟錳礦中錳的浸出率;作還原劑
(2)增加MnCO3的產(chǎn)量(或不引入新的雜質(zhì)等);MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2
(3)減少碳酸氫銨的分解,提高原料利用率;MnSO4+2NH4HCO3 MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈
(4)解:Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)c(CO ),當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí),c(CO )= ×105=1.8×106 molL1,若Mg2+也能形成沉淀,則要求Mg2+>2.6×105/1.8×106=14.4 molL1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠(yuǎn)小于14.4 molL1,若凈化液中的c(Mg2+)=102mol/L,說(shuō)明Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度,

答:Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)c(CO ),當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí),c(CO )= ×105=1.8×106 molL1,若Mg2+也能形成沉淀,則要求Mg2+>2.6×105/1.8×106=14.4 molL1,Mg2+的濃度0.01mol/L遠(yuǎn)小于14.4 molL1,若凈化液中的c(Mg2+)=102mol/L,說(shuō)明Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度


【解析】解:濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2 , 含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳,加入濃硫酸和植物粉浸出過(guò)濾得到濾液除去雜質(zhì),加入碳酸氫銨形成沉淀通過(guò)一系列操作得到高純碳酸錳;(1)升溫、攪拌都可以加快物質(zhì)的溶解反應(yīng)速率,浸出時(shí)溫度控制在90℃~95℃之間,并且要連續(xù)攪拌3小時(shí)的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率;加入植物粉是一種還原劑,故答案為:提高軟錳礦中錳的浸出率;作還原劑;(2)使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢(shì)是不引入新的雜質(zhì);酸性溶液中二氧化錳氧化過(guò)氧化氫為氧氣,本身被還原為錳離子,反應(yīng)的離子方程式為:MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑,故答案為:增加MnCO3的產(chǎn)量(或不引入新的雜質(zhì)等); MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑;(3)依據(jù)碳酸氫銨受熱易分解分析,溫度控制35℃以下的原因是防止碳酸氫銨分解,在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸銨,二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:MnSO4+2NH4HCO3 MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O,生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子設(shè)計(jì),取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈.故答案為:減少碳酸氫銨的分解,提高原料利用率;MnSO4+2NH4HCO3 MnCO3+(NH42SO4+CO2↑+H2O;取最后一次的洗滌濾液1~2 mL 于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈.
濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2 , 含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳,加入濃硫酸和植物粉浸出過(guò)濾得到濾液除去雜質(zhì),加入碳酸氫銨形成沉淀通過(guò)一系列操作得到高純碳酸錳;(1)升溫?cái)嚢瓒伎梢约涌煳镔|(zhì)的溶解反應(yīng)速率;加入植物粉是一種還原劑;(2)使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢(shì)是不引入新的雜質(zhì);二氧化錳氧化過(guò)氧化氫為氧氣,本身被還原為錳離子;(3)依據(jù)碳酸氫銨受熱易分解分析,在30℃~35℃下,將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中,控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0,得到MnCO3沉淀,硫酸銨,二氧化碳和水,生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子設(shè)計(jì);(4)Ksp (MnCO3)=c(Mn2+)c(CO ),當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí),c(CO )=1.8×1011/1.0×105=1.8×106 molL1 , 若Mg2+也能形成沉淀,則要求Mg2+>2.6×105/1.8×106=14.4 molL1 , Mg2+的濃度0.01mol/L遠(yuǎn)小于14.4 molL1

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