Question

【題目】MnCO3可用于制備活性電極材料MnO2。以菱錳礦(含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等)為原料制備碳酸錳粗產品的流程如下：

已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，Ksp[Al(OH)3]=4.0×10-34。

②氫氧化物沉淀的條件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4；Mn2+開始沉淀的pH為8.1。

（1）“酸浸”過程中不能用濃鹽酸替代硫酸，原因是_________________________________。

（2）用離子方程式表示“氧化”過程中加MnO2的目的：_______________________________。

（3）“調pH”時，向含有硫酸鐵和硫酸鋁的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液至兩種沉淀共存，當c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1時，c(Al3+)=______________mol·L-1。

（4）①“沉錳”過程中，反應的離子方程式為_____________________。

②“沉錳”過程中沉錳速率與溫度的關系如圖所示。當溫度高于60℃時，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是_____________________________。

（5）從濾液3中可分離出一種不含碳元素的氮肥，它的化學式為_____________________________。

（6）工業上，可以將碳酸錳制成硫酸錳，再用惰性電極電解酸性硫酸錳溶液來制備活性二氧化錳，電解時的陽極反應式為________________________________。

Answer 1

【答案】 后續“氧化”過程中加入的二氧化錳會氧化濃鹽酸 MnO2＋2Fe2+＋4H===Mn2+＋2Fe3+＋2H2O 0.05 Mn2+＋2HCO3===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O 溫度過高時碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢 (NH4)2SO4 Mn2－2e＋2H2O===MnO2＋4H

【解析】菱錳礦用稀硫酸溶解，MnCO3、FeCO3、Al2O3都和稀硫酸反應生成硫酸鹽，SiO2不反應，酸性條件下，加入MnO2將Fe2＋氧化為Fe3＋，MnO2還原生成Mn2＋，調節溶液的pH，使Fe3＋、Al3＋完全轉化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀，過濾分離，濾渣1為SiO2、濾渣2為Al(OH)3、Fe(OH)3，濾液中存在 MnSO4、硫酸鈉等，加入碳酸氫銨得到MnCO3，過濾分離，濾液3中含有硫酸銨、硫酸鈉等。

（1）“酸浸”過程中不能用濃鹽酸替代硫酸，原因是： 后續“氧化”過程中加入的二氧化錳會氧化濃鹽酸。（2）“氧化”過程中加MnO2的目的：將亞鐵氧化成鐵離子，便于除去。用離子方程式表示MnO2＋2Fe2+＋4H=Mn2+＋2Fe3+＋2H2O；（3）“調pH”時，向含有硫酸鐵和硫酸鋁的混合溶液中滴加氫氧化鈉溶液至兩種沉淀共存，當c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1時，①Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38=c(Fe3+)c3(OH－)，②Ksp[Al(OH)3]=4.0×10-34=c(Al3+)c3(OH－)，②比①式，解得：c(Al3+)= 0.05mol·L－1；（4）①“沉錳”過程中，MnCO3溶解度小，反應的離子方程式為Mn2+＋2HCO3=MnCO3↓＋CO2↑＋H2O。②當溫度高于60℃時，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是： 溫度過高時碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢；（5）從濾液3中含有硫酸銨、硫酸鈉等，可分離出一種不含碳元素的氮肥，它的化學式為(NH4)2SO4。（6）電解時的陽極發生氧化反應，反應式為Mn2－2e＋2H2O=MnO2＋4H。