Question

硫酸锰在锰系产品中具有重要地位，由软锰矿(MnO₂) 和硫铁矿(FeS₂)制备流程如下:

(1)从“除质2”后的溶液中得到MnSO₄的操作为______、降温结晶、过滤和干燥。

(2)下图是在一定条件下，不同浓度的硫酸对各元素浸出率的影响，由此得出的相关结论是:

①__________；②__________。提高软锰矿浸出率的措施还有______和_______。

(3)除铁剂为H₂SO₅和氨水。

①H₂SO₅ 中S的化合价为+6，其中过氧键的数目为______，加入其目的是_________。

②写出Fe³⁺生成沉淀黄铵铁矾NH₄Fe₃(SO₄)₂(OH)₆的离子方程式____________。

(4)工业除质剂为MnF₂，发生反应为(已知，该温度下MnF₂、CaF₂ 和MgF₂ 的K_sp分别为5.0×10^-3、2.0×10^-10、8.0×10^-11)

反应I：MnF₂(s) +Ca²⁺=CaF₂(s) +Mn²⁺

反应II：MnF₂(s) +Mg²⁺=MgF₂(s) + Mn²⁺

若滤液中c(Mg²⁺) =0.02 mol/L，加入MnF₂(s),使Ca²⁺恰好沉淀完全即溶液中c(Ca²⁺) =1.0×10^-5mol/L，此时是否有MgF₂ 沉淀生成?_________(列式计算)。

Answer

蒸发浓缩 硫酸浓度越低（高），浸出率越低（高） 硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致 提高温度 粉碎矿石 1 氧化亚铁离子，便于形成黄铵铁矾沉淀 6NH3·H2O + 3Fe3+ + 2SO42- = NH4Fe3(SO4)2(OH)6 + 5NH4+ Ca2+恰好沉淀完全时，c2(F-)=mol·L−1=2.0×10–5 mol·L−1，

c(Mg2+)×c2(F-)＝0.02×2.0×10–5=4.0×10–7＞Ksp ，因此会生成MgF2沉淀

【解析】

(1) MnSO4溶液蒸发浓缩、降温结晶、过滤和干燥得到MnSO4；

(2)根据图示分析不同浓度的硫酸对各元素浸出率；要提高软锰矿浸出率可以提高温度或把矿石粉碎；

(3) ①H2SO5中S的化合价为+6，结构式是；

含有过氧键，具有氧化性；②Fe3+与NH3·H2O 、 SO42-反应生成NH4Fe3(SO4)2(OH)6；

(4)根据CaF2的Ksp计算Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(F-)，再计算MgF2的Q，Q与MgF2的Ksp比较，若Q> Ksp，则有沉淀；

(1) MnSO4溶液蒸发浓缩、降温结晶、过滤和干燥得到MnSO4；

(2)根据图示可知，①硫酸浓度越低，浸出率越低；

②硫酸浓度与锰的浸出率相关性不完全一致；提高软锰矿浸出率可以提高温度或把矿石粉碎；

(3) ①H2SO5中S的化合价为+6，结构式为，过氧键的数目为1，H2SO5具有氧化性，把亚铁离子氧化为铁离子，便于形成黄铵铁矾沉淀；

②Fe3+与NH3·H2O 、 SO42-反应生成NH4Fe3(SO4)2(OH)6沉淀的离子方程式是6NH3·H2O + 3Fe3+ + 2SO42- = NH4Fe3(SO4)2(OH)6 + 5NH4+；

(4) Ca2+恰好沉淀完全时，c2(F-)=mol·L−1=2.0×10–5 mol·L−1，

c(Mg2+)×c2(F-)＝0.02×2.0×10–5=4.0×10–7＞Ksp ，因此会生成MgF2沉淀。