Question

1．工業(yè)以軟錳礦（主要成分是MnO₂，含有SiO₂、Fe₂O₃等少量雜質(zhì)）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO₃）．其工業(yè)流程如圖1：

（1）浸錳過程中Fe₂O₃與SO₂反應的化學方程式為Fe₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，該反應是經(jīng)歷以下兩步反應實現(xiàn)的．寫出ⅱ的離子方程式：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
ⅰ：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
ⅱ：…
（2）過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為Mn²⁺、Fe²⁺（填離子符號）．
（3）寫出氧化過程中MnO₂與SO₂反應的化學方程式：MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（4）“浸錳”反應中往往有副產(chǎn)物MnS₂O₆生成，溫度對“浸錳”反應的影響如圖所示，為減少MnS₂O₆的生成，“浸錳”的適宜溫度是90℃；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH₄HCO₃溶液時溫度不宜太高的原因是防止NH₄HCO₃受熱分解，提高原料利用率．
（5）加入NH₄HCO₃溶液后，生成MnCO₃沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（6）生成的MnCO₃沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是取1-2mL最后一次洗液于試管，滴加鹽酸酸化BaCl₂溶液，若無白沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈．

Answer 1

分析 軟錳礦（主要成分是MnO₂，含有SiO₂、Fe₂O₃等少量雜質(zhì)）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO₃）：由流程可知軟錳礦形成礦漿，通入足量的SO₂，發(fā)生反應，MnO₂+SO₂=MnSO₄，F(xiàn)e₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，SiO₂不反應，過濾，濾渣I為，濾液含有Mn²⁺、Fe²⁺，加入二氧化錳氧化亞鐵離子，反應為：2Fe²⁺+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄²，調(diào)節(jié)pH，沉淀鐵離子，過濾，濾渣II為氫氧化鐵，向濾液中加入碳酸氫銨溶液，生成MnCO₃沉淀，過濾得到的濾渣中主要含有MnCO₃，反應為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，通過洗滌、烘干得到MnCO₃晶體，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）浸錳過程中Fe₂O₃與SO₂反應的化學方程式為Fe₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，該反應是經(jīng)過氧化鐵與酸反應生成鐵離子，鐵離子與二氧化硫反應實現(xiàn)的：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）軟錳礦形成礦漿，通入足量的SO₂，MnO₂、Fe₂O₃與SO₂反應生成Mn²⁺、Fe²⁺，SiO₂不反應，過濾，濾渣I為，濾液含有Mn²⁺、Fe²⁺；
故答案為：Mn²⁺、Fe²⁺；
（3）MnO₂與SO₂反應的化學方程式為MnO₂+SO₂=MnSO₄；
故答案為：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（4）由圖可知，90℃時，MnS₂O₆的生成率低，錳浸出率高，溫度再高，變化不大，則“浸錳”的適宜溫度是90℃；NH₄HCO₃受熱易分解，溫度不宜太高，防止NH₄HCO₃受熱分解，提高原料利用率；
故答案為：90℃；防止NH₄HCO₃受熱分解，提高原料利用率；
（5）Mn²⁺的濾液中加入NH₄HCO₃溶液后，發(fā)生徹底的雙水解，生成MnCO₃沉淀和二氧化碳，反應為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
故答案為：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（6）生成的MnCO₃沉淀需經(jīng)充分洗滌，若未洗滌干凈，洗滌液中含有硫酸根離子，故檢驗洗滌液中是否含有硫酸根即可，方法為：取1-2mL最后一次洗液于試管，滴加鹽酸酸化BaCl₂溶液，若無白沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈；
故答案為：取1-2mL最后一次洗液于試管，滴加鹽酸酸化BaCl₂溶液，若無白沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解、離子的檢驗等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．