Question

【題目】錳及其化合物在生產(chǎn)、生活中有許多用途。在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)利用軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3等)制備金屬錳等物質(zhì),設(shè)計(jì)流程如下:

己知:Mn2+有較強(qiáng)的還原性,在空氣中能被氧氣氧化,碳酸錳在空氣中高溫加熱固體產(chǎn)物為Mn2O3；部分氫氧化物的Ksp(近似值)如下表。

物質(zhì)	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3
Ksp	10-13	10-17	10-39	10-33

(1)“酸浸”前需將軟錳礦粉碎的目的是_____________；酸浸過程MnO2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________。

(2)向?yàn)V液I中需先加A物質(zhì),再加B物質(zhì),若加入的物質(zhì)均為非金屬化合物的溶液,則A為(填物質(zhì)的名稱)_________，B為(填物質(zhì)的名稱)________。濾渣II的成分是_______(填物質(zhì)的化學(xué)式)。

(3)“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度等,其中浸取率隨酸浸時(shí)間的變化如圖所示:

當(dāng)浸取時(shí)間超過4h時(shí),錳浸取率反而減小,其原因是______________。

(4)測(cè)得濾液I中c(Mn2+)=0.1mo/L,則加入B調(diào)節(jié)溶液pH范圍為______。(已知:當(dāng)某種離子濃度小于1×10-5mo/L時(shí),可認(rèn)為其沉淀完全。結(jié)果保留兩位小數(shù))

(5)“沉錳”過程中加入氨水的目的是(從化學(xué)平衡移動(dòng)的角度解釋)______________。

(6)寫出由MnCO3為原料制備金屬錳的過程中所涉及的化學(xué)方程式:____________。

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料利用率 MnO2+2Fe2++4H+ Mn2++2Fe3++2H2O 雙氧水(或過氧化氫) 氨水 Fe(OH)3、 Al(OH)3 Mn2+被空氣中的氧氣氧化，從而使浸取率降低 4.67≤pH＜8.00（或 4.67＜pH＜8.00） Mn2++HCO3－MnCO3+H+，氨水消耗了 H+， 促進(jìn)反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，有利于MnCO3的生成 4MnCO3+ O22Mn2O3 + 4CO2 Mn2O3+2Al Al2O3 + 2Mn

【解析】考查化學(xué)工藝流程，（1）粉碎的目的是增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率，提高原料的利用率；根據(jù)流程，酸浸加入FeSO4，F(xiàn)e2＋具有還原性，MnO2具有強(qiáng)氧化性，因此發(fā)生的反應(yīng)的有MnO2＋2Fe2＋＋4H＋Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；（2）根據(jù)流程圖，酸浸加入FeSO4是過量，以及物質(zhì)的Ksp，因此先把Fe2＋氧化成Fe3＋，因此A和B均為非金屬化合物的溶液，因此A為H2O2，名稱為過氧化氫，然后調(diào)節(jié)pH，讓Al3＋、Fe3＋轉(zhuǎn)化成沉淀，因此B為NH3·H2O，名稱為氨水，濾渣II為Al(OH)3、Fe(OH)3；（3）根據(jù)信息，Mn2＋具有較強(qiáng)的還原性，在空氣中能被氧氣氧化，因此超過4小時(shí)后，錳的浸取率減小的原因是Mn2＋被空氣中氧氣氧化，從而使浸取率降低；（4）Fe3＋全部沉淀時(shí)的溶液中c(OH－)==10－11.3mol·L－1，則c(H＋)=10－2.7mol·L－1，即pH=2.7，Al3＋全部轉(zhuǎn)化成沉淀時(shí)，溶液中c(OH－)==10－9.33mol·L－1，則c(H＋)=10－4.67mol·L－1，即pH=4.67，Mn2＋開始出現(xiàn)沉淀時(shí)，c(OH－)==10－6mol·L－1，則pH=8.0，因此加入NH3·H2O調(diào)節(jié)pH的范圍是4.67≤pH＜8.00（或 4.67＜pH＜8.00）；（5）根據(jù)流程圖，沉錳中Mn2＋轉(zhuǎn)化成MnCO3，因此發(fā)生的反應(yīng)是Mn2＋＋HCO3－MnCO3＋H＋，加入氨水，消耗H＋，平衡向正反應(yīng)方向生成，有利于MnCO3生成；（6）根據(jù)信息，MnCO3在空氣中高溫加熱固體產(chǎn)物為Mn2O3，化學(xué)反應(yīng)方程式為4MnCO3＋O22Mn2O3＋4CO2，得到金屬錳，常用Al作還原劑，發(fā)生的反應(yīng)是Mn2O3+2Al Al2O3 + 2Mn。