Question

软锰矿的主要成分是MnO₂，还含有少量重金属化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS₂,还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上采用同槽酸酸等工艺制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下：

（1）为了提高锰元素的浸出率，在“浸取”时可采取的措施有：

①适当升高温度：②搅拌：③ ____________等。

（2） “氧化”中加入MnO₂发生反应的离子方程式为____________________________。

（3）“滤渣2”中主要成分的化学式为_____________________。

（4）“除重金属”时使用(NH₄)₂S而不使用Na₂S的原因是_____________________。

（5）“50℃碳化”得到碳酸锰，反应的化学方程式为 _____________________。

（6）生成的碳酸锰产品需经充分洗涤，检验产品完全洗净的方法是_____________________。

Answer

适当增大硫酸浓度（或将矿石研成粉末或延长浸泡时间等）。 MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O Fe(OH)3、Al (OH)3 Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量 MnSO4+2NH4HCO3 (NH4)2SO4+MnCO3↓+CO2↑+ H2O 取最后一次洗涤滤液，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀，则已洗净（合理答案均给分）。

【解析】本题考查化学工艺流程，涉及化学反应原理和实验基本操作等知识，（1）提高浸出率，就是加快反应速率，即措施为适当升高温度，搅拌、矿石研磨成粉末、适当增加硫酸浓度；（2）黄铁矿中主要成分是FeS2，Fe显＋2价，S显－1价，根据浸取过程的滤渣，MnO2氧化的是－1价S，因此浸取液中铁以＋2价存在，因此氧化过程中加入MnO2，是把Fe2＋氧化成Fe3＋，本身被还原成Mn2＋，因此离子反应方程式为MnO2+2Fe2＋+4H＋=2Fe3＋+Mn2＋+2H2O ；（3）根据矿石中成分，以及调节pH后的过程，滤渣2的成分是Fe(OH)3和Al(OH)3；（4）根据流程目的，后续步骤得到(NH4)2SO4，因此使用Na2S，引入新杂质Na＋；（5）根据碳化过程中加入的反应物以及生成的产物，反应方程式为MnSO4＋2NH4HCO3 (NH4)2SO4＋MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；（6）碳酸锰表面的离子是NH4＋、SO42－等，NH4＋量较少，不易观察现象，因此检验SO42－，具体操作步骤是：取最后一次洗涤滤液，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀，则已洗净。

点睛：本题的难点是氧化还原反应方程式的书写，根据流程，判断出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物，如本题的（2），MnO2是氧化剂，Fe2＋作还原剂，产物分别是Mn2＋和Fe3＋，因此有MnO2＋＋Fe2＋→Fe3＋＋Mn2＋，根据化合价的升降法进行配平，MnO2＋＋2Fe2＋→2Fe3＋＋Mn2＋，环境是酸性，因此H＋参加反应生成H2O，然后根据电荷守恒和原子守恒，配平其他，即离子方程式为：MnO2+2Fe2＋+4H＋=2Fe3＋+Mn2＋+2H2O。