Question

11．錳是重要的金屬元素，制備單質(zhì)錳的方法之一是先獲得高純度的二氧化錳，然后用還原劑還原MnO₂，從低品位的菱錳礦（主要成分是MnCO₃）中獲得高純度的MnO₂的流程圖如下（已知常溫下MnCO₃的K_sp=9×10^-11；離子濃度小于1.0×10^-5mol•L^-時，即可認(rèn)為該離子沉淀完全）：
①氣體A中含有兩種成分，溶液A與氣體A間發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
②為使本流程中的錳資源能被充分利用，則溶液B中CO₃^2-物質(zhì)的量濃度至少為9×10^-6mol/L；若要從溶液B獲取相應(yīng)的主要溶質(zhì)，其基本操作方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．

Answer 1

分析 菱錳礦的主要成分為MnCO₃，加入硫酸銨焙燒，生成氣體A含有氨氣、二氧化碳，同時生成固體中含有硫酸錳，加水溶解，溶液A的主要成分為MnSO₄，通入氣體A，可生成沉淀MnCO₃，通入氧氣并加熱．可生成MnO₂，
①溶液A含有MnSO₄，體A含有氨氣、二氧化碳，反應(yīng)生成碳酸錳、硫酸銨；
②結(jié)合MnCO₃的K_sp=9×10^-11計算B中CO₃^2-物質(zhì)的量濃度，從溶液中得到晶體，可經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等操作．

解答 解：菱錳礦的主要成分為MnCO₃，加入硫酸銨焙燒，生成氣體A含有氨氣、二氧化碳，同時生成固體中含有硫酸錳，加水溶解，溶液A的主要成分為MnSO₄，通入氣體A，可生成沉淀MnCO₃，通入氧氣并加熱．可生成MnO₂，
①溶液A含有MnSO₄，體A含有氨氣、二氧化碳，反應(yīng)生成碳酸錳、硫酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案為：MnSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
②常溫下MnCO₃的K_sp=9×10^-11；離子濃度小于1.0×10^-5mol•L^-時，使本流程中的錳資源能被充分利用，則溶液B中CO₃^2-物質(zhì)的量濃度至少為$\frac{9×1{0}^{-11}}{1.0×1{0}^{-5}}$mol/L=9×10^-6mol/L，溶液B主要成分為（NH₄）₂SO₄，從溶液中得到晶體，可經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等操作，
故答案為：9×10^-6mol/L；冷卻結(jié)晶．

點評 本題考查化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的分離提純、實驗方案設(shè)計等，是對學(xué)生綜合能力的考查，為高考常見題型，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與綜合運用知識、信息分析解決問題能力，難度中等．