Question

【題目】工業(yè)以軟錳礦(主要成分是 MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業(yè)流程如下：

已知:25℃時,部分金屬陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH 如下表所示。

金屬陽離子	Fe3+	Fe2+	Mn2+
開始沉淀的pH	2.7	7.6	8.3
完全沉淀的pH	3.7	9.7	9.8

(1)“浸錳”過程中 Fe2O3與SO2反應(yīng)的離子方程式為 Fe2O3+SO2+2H+ =2Fe2++SO42-+H2O，該反應(yīng)是經(jīng)歷以下兩步反應(yīng)實現(xiàn)的。

寫出ⅱ的離子方程式：_______________________。

ⅰ：Fe2O3+6H+ =2Fe3++3H2O ⅱ：……

(2)過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為_________ (填離子符號)。

(3)寫出“氧化”過程中MnO2 與Fe 2+反應(yīng)的離子方程式：___________。

(4)“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物 MnS2O6生成,溫度對“浸錳”反應(yīng)的影響如圖所示，為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是；_____濾渣Ⅱ的成分是______ (寫化學(xué)式)；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3 溶液時溫度不宜太高的原因是______________。

(5)加入NH4HCO3溶液后,生成 MnCO3沉淀,同時還有氣體生成,寫出反應(yīng)的離子方程式：__________________ 。

(6)生成的 MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是_______________。

Answer 1

【答案】 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42- +4H+ Mn2+ 、Fe2+ MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O 90℃ Fe(OH)3、MnO2 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率 Mn2+ +2HCO3 - =MnCO3↓+CO2↑+H2O 取最后一次洗液1~2mL于試管,滴加鹽酸酸化的 BaCl2溶液，若無白沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈 (注:通過檢驗銨根離子,且方法正確也給分)

【解析】（1）根據(jù)總反應(yīng)，Fe元素化合價由+3→+2，S元素化合價由+4→+6，所以ⅱ：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42- +4H+。

（2）軟錳礦主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì)，“浸錳”過程在酸性條件通入過量SO2，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，只有SiO2不溶解，濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為Mn2+和Fe2+。

（3）濾液I顯酸性，加入過量MnO2將Fe2+氧化成Fe2+，反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O。

（4）由圖7可看出，溫度90℃~120℃時副產(chǎn)物 MnS2O6的生成率很低，錳的浸出率很高，并且該溫度范圍內(nèi)副產(chǎn)物生成率和錳的浸出率變化不大，所以沒必要選擇更高溫度，“浸錳”的適宜溫度是90℃；“氧化”之后調(diào)節(jié)pH為3.7，F(xiàn)e3+全部變成Fe(OH)3沉淀，又因為MnO2過量，所以濾渣Ⅱ的成分是Fe(OH)3和MnO2；制備高純碳酸錳的原理是碳酸根和錳離子之間反應(yīng)生成碳酸錳的過程，而溫度過高NH4HCO3會分解，防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率故向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3 溶液時溫度不宜太高。

（5）根據(jù)題意HCO3-與Mn2+反應(yīng)，生成MnCO3、CO2和水，反應(yīng)的離子方程式為：Mn2+ +2HCO3 - =MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（6）生成的MnCO3沉淀會附著SO42-和NH4+，取最后一次洗滌液，滴加酸化的BaCl2溶液，無沉淀生成，說明已洗凈，反之則表明未洗干凈。（也可以用加濃NaOH溶液加熱的方法檢驗NH4+）