Question

【題目】碳酸錳（MnCO3）是一種高性能磁性材料。以軟錳礦粉(主要含MnO2,還含有少量的Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì))為原料制取MnCO3的流程如下：

已知：“沉錳”反應(yīng)為：Mn2+ + 2HCO == MnCO3↓+ H2O + CO2↑

（1）“酸浸”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)為：2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O。除此以外，還發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為________。（任寫一個(gè)）

（2）“沉錳”工序中，實(shí)驗(yàn)測得MnCO3的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)要控制pH在7左右的理由是_________。（答兩點(diǎn)）

（3）“過濾Ⅱ”所得濾液中溶質(zhì)的主要成分是_________。

（4）為測定某軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，準(zhǔn)確稱量1.800g軟錳礦樣品，加入4.020 g草酸鈉(Na2C2O4)固體，再加入足量的稀硫酸并加熱(雜質(zhì)不參加反應(yīng))，充分反應(yīng)后冷卻，過量的Na2C2O4用0.2000 mol/L高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定，當(dāng)?shù)稳?0.00mL溶液時(shí)恰好完全反應(yīng)。已知高錳酸鉀、二氧化錳在酸性條件下均能將草酸鈉(Na2C2O4)氧化：MnO2 + C2O+ 4H+ Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O，MnO4－+ C2O + H+ — Mn2+ + CO2↑+ H2O （未配平）。求該軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)_________(寫出計(jì)算過程)。

Answer 1

【答案】 Al2O3+ 6H+2Al3++3 H2O或 Fe2O3+ 6H+2 Fe 3++3 H2O 化學(xué)反應(yīng)速率快； MnCO3的產(chǎn)率高 （其它合理說法也可得分） (NH4)2SO4 72.50%

【解析】(1) 軟錳礦粉主要含MnO2,還含有少量的Fe2O3、Al2O3，因此酸浸時(shí)的主要反應(yīng)為：2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O，還有Fe2O3+ 6H+==2Fe3++3 H2O和Al2O3+ 6H+2Al3++3 H2O；

(2)由圖象分析可知，隨著pH的增大，在短時(shí)間內(nèi)MnCO3的產(chǎn)率迅速提高到80%左右，所以反應(yīng)要控制pH在7左右的理由是反應(yīng)速率快，MnCO3的產(chǎn)率高；

(3)加入氨水是為了除去Fe3+和Al3+，所以過濾Ⅰ所得濾液的主要成分為MnSO4，然后加入NH4HCO3，根據(jù)已知“沉錳”的反應(yīng)Mn2+ + 2HCO3—== MnCO3↓+ H2O + CO2↑，推出過濾Ⅱ所得濾液中溶質(zhì)的主要成分是(NH4)2SO4；

(4) 高錳酸鉀、二氧化錳在酸性條件下均能將草酸鈉(Na2C2O4)氧化：反應(yīng)①：MnO2 + C2O42—+ 4H+ Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O，反應(yīng)②：2MnO4－+ 5C2O42— + 16H+ == 2Mn2+ +10 CO2↑+8 H2O，已知n (Na2C2O4) = ，n (KMnO4)=0.2000 mol/L×30.00mL×10-3=0.006000mol，。由反應(yīng)②可求出過量的n (Na2C2O4)=0.03 mol—0.006000mol× =0.01500 mol由反應(yīng)①求出n (MnO2)= 0.01500 mol，所以軟錳礦中MnO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100% =72.50%