Question

（16分）工业上可用软锰矿（主要成分是MnO₂）和黄铁矿（主要成分是FeS₂）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO₃）。其工业流程如下：

回答下列问题：

（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一条）           。

（2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，其作用是：

                                                                                          。

（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等杂质。若测得滤液中c(F^-)=0.01 mol•L^-1，滤液中残留的c(Ca²⁺)=               〔已知：K_sp(CaF₂)=1.46×10^-10〕，

（4）沉锰工序中，298K、c(Mn²⁺)为1.05 mol•L^-1时，实验测得MnCO₃的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是                                            。

（5）沉锰工序中有CO₂生成，则生成MnCO₃的离子方程式是                                        。

（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO₃的操作方法是                                              。

副产品A的化学式是                 。

Answer

32．（16分） （1）搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度（答一条，2分）

（2）使残余的Fe2+转化为Fe3+（2分）

（3）1.46×10-6 mol•L-1 （2分）

（4）pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高（2分）

（5）Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O（3分）

（6）过滤、洗涤、干燥。（3分） (NH4)2SO4（2分）

【解析】

试题分析： （1）提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，任选一条。

（2）主要成分是FeS2 的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子，因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去，所以需要加入氧化剂软锰矿把Fe2+氧化为Fe3+，在加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀。

（3）由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+ 杂质，因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质可分别使用(NH4)2S和NH4F，生成CuS、CaF沉淀除去。根据已知氟化钙的溶度积和c(F-)，可求c(Ca2+)= Ksp(CaF2)/ c2(F-)=1.46×10-6 mol•L-1 。

（4）从沉锰的图像可以看出，在已给的几个pH值条件下，pH越大得到的MnCO3的产率越高，且需要的时间越短，且在pH=7时，有更好的效果，因此结论是pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高。

（5）沉锰工序的溶液中有Mn2+，加入碳酸氢铵，Mn2+会与HCO3-电离产生的CO32-结合成难溶的沉淀MnCO3 ，从而促进HCO3-进一步电离产生H+，一部分HCO3-又与电离得到的H+反应生成气体CO2，因此整个反应可以表达成Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO3，只需将沉淀析出的MnCO3 过滤、洗涤、干燥即可。得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应，因此可以制的副产品 (NH4)2SO4 。

考点：本题考查的是化学工艺流程题。