Question

【題目】四氧化三錳(Mn3O4)廣泛應用于生產軟磁材料、催化材料制備領域。一種以低品位錳礦(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)為原料生產Mn3O4的工藝流程如圖：

已知：

回答下列問題：

(1) MnOOH中Mn元素的化合價為________。

(2)“溶浸”中H2O2的作用是________。

(3)“濾渣2”的主要成分有________。

(4)“母液”中溶質的主要成分是________，循環利用該物質的方案是________。

(5)“氧化”時，將固體加入水中，70℃水浴加熱，通空氣氧化，將固體全部轉化為Mn3O4。Mn(OH)2生成Mn3O4反應的化學方程式為________。反應后溶液的________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】+3 將+3價Mn元素還原成Mn2+ Fe(OH)3、Al(OH)3 (NH4)2SO4 加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環到沉錳和溶浸中或加H2SO4生成NH4HSO4循環到溶浸中 減小

【解析】

錳礦粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)加入NH4HSO4、H2O2溶浸，MnCO3、Mn2O3、MnOOH轉化為Mn2+，Fe2O3、Al2O3轉化為Fe3+、Al3+，SiO2不溶而成濾渣1；加入Mn(OH)2調節pH=5，此時Fe3+、Al3+轉化為Fe(OH)3、Al(OH)3，成濾渣2；加入氨水沉錳，此時錳轉化為Mn(OH)2、Mn2(OH)2SO4，通空氣氧化，70℃水浴加熱，即得到Mn3O4。

(1)MnOOH中O元素為-2價，H元素為+1價，根據正負化合價代數和為0計算，Mn的化合價為+3價；

(2)“溶浸”中，有一部分Mn由+3價降為+2價，所以H2O2的作用是將+3價的Mn還原為Mn2+；

(3)由上述分析可知，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)由上述分析，“母液”溶質為(NH4)2SO4，循環利用該物質的方案是：加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環到沉錳和溶浸中或加H2SO4生成NH4HSO4循環到溶浸中；

(5)氧化時，Mn(OH)2利用70℃水浴加熱，通空氣氧化，生成Mn3O4，反應方程式為，Mn(OH)2呈堿性，Mn3O4難溶于水，反應結束后Mn(OH)2的濃度降低，所以反應后溶液pH減小。