Question

（16分）软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄·H₂O的流程如下：

已知：Fe³⁺、Al³⁺、Mn²⁺和Mg²⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2、5.2、10.4、12.4；温度高于27℃时，MnSO₄的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

（1）“浸出”过程中MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为________。

（2）“浸出”过程中Fe₂O₃转化为Fe³⁺和Fe²⁺，相关反应的离子方程式为________。

（3）“滤渣1”的主要成分是__________，“调pH至5～6”所加的试剂是_________（填“石灰水”或“稀硫酸”）。

（4）根据下表数据，选择“第2步除杂”所加的物质A（由一种阳离子和一种阴离子组成），物质A的化学式为________。

阴离子 Ksp 阳离子	CO3^2^－	F^－	OH^－
Ca^2+	5.0×10^－^9	1.5×10^－^10	4.7×10^－^6
Mg^2+	3.8×10^－^6	7.4×10^－^11	5.6×10^－^12
Mn^2+	2.2×10^－^11	5.3×10^－^3	2.1×10^－^13
Zn^2+	1.2×10^－^10	3.0×10^－^2	6.9×10^－^17

（5）采用“趁热过滤”操作的原因是________。

Answer

（1）MnO2＋SO2Mn2＋＋SO42－

（2）Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；2Fe3+＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－

（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；石灰水 （4）MnF2

（5）防止温度下降时MnSO4H2O溶解，导致产率降低

【解析】

试题分析：（1）浸出过程中MnO2被SO2还原转化为Mn2+的离子方程式为MnO2＋SO2Mn2＋＋SO42－。

（2）浸出过程中Fe2O3与酸反应生成铁离子，铁离子被SO2还原转化为亚铁离子，则转化为Fe3+和Fe2+的离子方程式为Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；2Fe3+＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－。

（3）双氧水把亚铁离子氧化为铁离子，根据金属阳离子沉淀时的pH值可知pH在5到6之间时生成的沉淀是氢氧化铁和氢氧化铝，及滤渣1的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；要增大溶液的pH则需要加入氢氧化钙，硫酸是强酸，不能选择，则调pH至5～6所加的试剂是石灰水。

（4）由于不能引入杂质，则阳离子选择锰离子。又因为要沉淀溶液中的镁离子和钙离子，则A的溶度积常数不能太小，所以根据下表数据可知“第2步除杂”所加的物质A MnF2。

（5）由于温度高于27℃时，MnSO4的溶解度随温度的升高而逐渐降低，所以为防止温度下降时MnSO4·H2O溶解，导致产率降低，因此需要“趁热过滤”。

考点：考查物质制备工艺流程图的分析与应用