Question

工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：

有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Pb（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

请回答下列问题：

（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是_________________________________。

（2）酸浸后的溶液中含有Mn^2＋、SO₄^2-，另含有少量Fe^2＋、Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋、Pb^2＋等，其除杂过程如下：

①加入MnO₂将Fe^2＋氧化，其反应的离子方程式为___________________________________；

②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是_____________________________；

③加入BaS，除去Cu^2＋、Pb^2＋后，再加入NaF溶液，除去________。

（3）从溶液A中回收的主要物质是________，该物质常用做化肥。

（4）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn^2＋转化为MnO₂，制得优质MnO₂。写出Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式：______________________________________。

Answer

（1）增大接触面积，加快反应速率（使反应更充分）

（2）①2Fe2＋＋MnO2＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O

②除去Fe3＋、Al3＋ ③Ca2＋ （3）（NH4）2SO4

（4）Mn3O4＋2H2SO4=2MnSO4＋MnO2＋2H2O

【解析】本题考查了元素化合物知识的应用，并对陌生化学反应方程式的书写提出了较高的要求。（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是增大接触面积，加快反应速率（使反应更充分）。（2）①加入MnO2将Fe2＋氧化，根据氧化还原反应的化合价变化规则和酸性条件，其离子方程式为2Fe2＋＋MnO2＋4H＋=2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O；②在题给的pH信息表中，要找出杂质开始沉淀和完全沉淀的pH，从而明确分步除杂的原理，加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是除去Fe3＋、Al3＋；本小题难点在于③利用外加NaF溶液生成难溶物CaF2除去Ca2＋。会使同学们误以为加入NaF溶液是为了除去Ba2＋，其实溶液中本来有大量的SO42-，硫酸钡的溶解度非常小，已经不需要再外加NaF溶液除杂了。（3）根据流程图中的物料守恒可知，加入碳酸氢铵后，从溶液A中回收的主要物质是（NH4）2SO4。（4）Mn3O4与稀硫酸反应可类比Fe3O4与稀硫酸的反应进行书写，只要加以明确Mn的价态是＋2和＋4即可，其反应的化学方程式为Mn3O4＋2H2SO4=2MnSO4＋MnO2＋2H2O。