Question

锰的用途非常广泛，以碳酸锰矿(主要成分为MnCO₃，还含有铁、镍、钴的碳酸盐及SiO₂杂质)为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃时，部分物质的溶度积常数如下：

物质	Mn(OH)2	Co(OH)2	Ni(OH)2	Fe(OH)3	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10^－^13	3.0×10^－^16	5.0×10^－^16	1.1×10^－^36	1.0×10^－^11	5.0×10^－^22	1.0×10^－^22

(1)步骤I中，为加快溶浸速率，可采取的措施是__________(至少答两条)。

(2)步骤II中，加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，则滤渣1的成分主要为________(填化学式)；已知MnO₂的作用为氧化剂，“除杂1”中涉及的离子方程式为NH₃·H₂O＋H^＋＝NH₄⁺＋H₂O、_____________、___________。

(3)步骤中，所加(NH₄)₂S的浓度不宜过大的原因是______________。

(4)滤液2中，c(Co^2＋):c(Ni^2＋)＝____________。

Answer

溶浸时加热(或升高温度)、适当增大硫酸浓度、搅拌、减小矿粉颗粒直径等 SiO2、Fe(OH)3 2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O Fe3＋＋3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓＋3NH4+ 若(NH4)2S的浓度过大，产生MnS沉淀造成产品损失 5:1

【解析】

向碳酸锰矿(主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质)中加入硫酸，可以发生反应生成硫酸盐，向其中就如具有氧化性的二氧化锰，可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，可以将镍离子、钴离子形成硫化物沉淀下来，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰。

(1)搅拌固体和液体的混合物，升高温度、增大浓度等，可加快反应速率，所以为了提高浸取率可采取的措施有加热或搅拌或增大硫酸浓度等；

(2)步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，加入氨水调节pH为5.0～6.0，发生Fe3++3NH3﹒H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，可得到沉淀Fe(OH)3，另外原矿物中含有的SiO2不溶于酸和氨水，则过滤时所得滤渣1的主要成分为SiO2、Fe(OH)3；

(3)向滤液中滴入适量的(NH4)2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，若(NH4)2S的浓度过大，产生MnS沉淀，造成产品损失；

(4)CoS、NiS的Ksp分别为5.0×10-22、1.0×10-22，加入足量(NH4)2S溶液后，生成CoS、NiS沉淀，溶液中c(Co2+):c(Ni2+)=5.0×10-22:1.0×10-22=5:1。