Question

【題目】錳及其化合物在生產、生活中有許多用途。在實驗室中模擬工業(yè)利用軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量SiO2、Fe2O3和Al2O3等)制備金屬錳等物質,設計流程如下:

己知:Mn2+有較強的還原性,在空氣中能被氧氣氧化,碳酸錳在空氣中高溫加熱固體產物為Mn2O3；部分氫氧化物的Ksp(近似值)如下表。

物質	Mn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3
Ksp	10-13	10-17	10-39	10-33

(1)“酸浸”前需將軟錳礦粉碎的目的是_____________；酸浸過程MnO2發(fā)生反應的離子方程式為_________________。

(2)向濾液I中需先加A物質,再加B物質,若加入的物質均為非金屬化合物的溶液,則A為(填物質的名稱)_________，B為(填物質的名稱)________。濾渣II的成分是_______(填物質的化學式)。

(3)“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度等,其中浸取率隨酸浸時間的變化如圖所示:

當浸取時間超過4h時,錳浸取率反而減小,其原因是______________。

(4)測得濾液I中c(Mn2+)=0.1mo/L,則加入B調節(jié)溶液pH范圍為______。(已知:當某種離子濃度小于1×10-5mo/L時,可認為其沉淀完全。結果保留兩位小數)

(5)“沉錳”過程中加入氨水的目的是(從化學平衡移動的角度解釋)______________。

(6)寫出由MnCO3為原料制備金屬錳的過程中所涉及的化學方程式:____________。

Answer 1

【答案】 增大反應物接觸面積，加快反應速率，提高原料利用率 MnO2+2Fe2++4H+ Mn2++2Fe3++2H2O 雙氧水(或過氧化氫) 氨水 Fe(OH)3、 Al(OH)3 Mn2+被空氣中的氧氣氧化，從而使浸取率降低 4.67≤pH＜8.00（或 4.67＜pH＜8.00） Mn2++HCO3－MnCO3+H+，氨水消耗了 H+， 促進反應平衡正向移動，有利于MnCO3的生成 4MnCO3+ O22Mn2O3 + 4CO2 Mn2O3+2Al Al2O3 + 2Mn

【解析】考查化學工藝流程，（1）粉碎的目的是增大反應物的接觸面積，加快反應速率，提高原料的利用率；根據流程，酸浸加入FeSO4，Fe2＋具有還原性，MnO2具有強氧化性，因此發(fā)生的反應的有MnO2＋2Fe2＋＋4H＋Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O；（2）根據流程圖，酸浸加入FeSO4是過量，以及物質的Ksp，因此先把Fe2＋氧化成Fe3＋，因此A和B均為非金屬化合物的溶液，因此A為H2O2，名稱為過氧化氫，然后調節(jié)pH，讓Al3＋、Fe3＋轉化成沉淀，因此B為NH3·H2O，名稱為氨水，濾渣II為Al(OH)3、Fe(OH)3；（3）根據信息，Mn2＋具有較強的還原性，在空氣中能被氧氣氧化，因此超過4小時后，錳的浸取率減小的原因是Mn2＋被空氣中氧氣氧化，從而使浸取率降低；（4）Fe3＋全部沉淀時的溶液中c(OH－)==10－11.3mol·L－1，則c(H＋)=10－2.7mol·L－1，即pH=2.7，Al3＋全部轉化成沉淀時，溶液中c(OH－)==10－9.33mol·L－1，則c(H＋)=10－4.67mol·L－1，即pH=4.67，Mn2＋開始出現沉淀時，c(OH－)==10－6mol·L－1，則pH=8.0，因此加入NH3·H2O調節(jié)pH的范圍是4.67≤pH＜8.00（或 4.67＜pH＜8.00）；（5）根據流程圖，沉錳中Mn2＋轉化成MnCO3，因此發(fā)生的反應是Mn2＋＋HCO3－MnCO3＋H＋，加入氨水，消耗H＋，平衡向正反應方向生成，有利于MnCO3生成；（6）根據信息，MnCO3在空氣中高溫加熱固體產物為Mn2O3，化學反應方程式為4MnCO3＋O22Mn2O3＋4CO2，得到金屬錳，常用Al作還原劑，發(fā)生的反應是Mn2O3+2Al Al2O3 + 2Mn。