Question

【題目】以某菱錳礦（含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等）為原料通過以下方法可獲得碳酸錳粗產品：

（1）“酸浸”時加快反應速率的方法除了增加硫酸的濃度和加熱外，還有___________________。（寫出一種）

（2）在加NaOH調節溶液的pH時約為5，如果pH過大，可能導致濾渣1中 ___________________（填化學式）的含量減少。

（3）取“沉錳”前溶液a mL于錐形瓶中，加入少量AgNO3溶液（作催化劑）和過量的1.5%(NH4)2S2O8（過二硫酸氨）溶液，加熱，Mn2＋被氧化為MnO4-，反應一段時間后再煮沸5 min[除去過量的(NH4)2S2O8]，冷卻至室溫。選用適宜的指示劑，用b mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定至終點，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液的體積為V mL。

①Mn2＋與(NH4)2S2O8反應的離子方程式為___________________________________________。

②用含a、b、V的代數式表示“沉錳”前溶液中c(Mn2＋)＝_______________。

（4）①寫出“沉錳”時的離子方程式：___________________________________________。

②在其他條件相同時，NH4HCO3的初始濃度越大，錳元素回收率越高，請從沉淀溶解平衡的角度解釋其原因___________________________________________。

Answer 1

【答案】 將礦石粉碎(或攪拌等） Al(OH)3、SiO2 2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+ molL-1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O c(NH4HCO3)越大，c(CO32-)越大，使平衡MnCO3(s)CO32- (aq)+Mn2+ (aq)向逆反應方向移動，析出的MnCO3越多(或其他合理解釋）

【解析】此化工流程是制備碳酸錳的。第一步是目標元素提取，菱錳礦用硫酸浸取得硫酸錳溶液，同時碳酸亞鐵和氧化鋁也溶了生成硫酸亞鐵和硫酸鋁，第二步是用二氧化錳將亞鐵離子氧化為+3價鐵離子，第三步是加氫氧化鈉調pH將+3價鐵離子和+3價鋁離子轉化為氫氧化物沉淀，經過濾后，向濾液中加入碳酸氫銨沉錳得到碳酸錳。

（1）“酸浸”時加快反應速率的方法除了增加硫酸的濃度和加熱外，還有將礦石粉碎(或攪拌等） 。

（2）在加NaOH調節溶液的pH時約為5，如果pH過大，可能導致濾渣1中Al(OH)3、SiO2 的含量減少，這兩種物質都可以與強堿反應生成可溶性鹽。

（3）①Mn2＋與(NH4)2S2O8反應的離子方程式為2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+ 。②用b mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定時發生的反應為

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，由于反應前后錳元素守恒，所以n(Mn2+)= n(Fe2+)= V，所以 “沉錳”前溶液中c(Mn2＋)＝ molL-1 。

（4）①寫出“沉錳”時的離子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O。

②在其他條件相同時，NH4HCO3的初始濃度越大，錳元素回收率越高，其原因為c(NH4HCO3)越大，c(CO32-)越大，對平衡MnCO3(s)CO32- (aq)+Mn2+ (aq)向沉淀方向移動越有利，析出的MnCO3越多。