Question

【題目】高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如下圖所示。回答下列問題：

相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1 mol·L1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+	Zn2+	Ni2+
開始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）“濾渣1”含有S和__________________________；寫出“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________________。

（2）“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將________________________，檢驗生成離子試劑___________。

（3）“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為_______～6之間，除鋁的離子反應(yīng)方程式是__________。

（4）“除雜1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“濾渣3”的主要成分是______________。

（5）氧化中除了添加適量MnO2還可以用H2O2來氧化，寫出該離子反應(yīng)_______________。

（6）寫出“沉錳”的離子方程式_______________________________________。

（7）層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學(xué)式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為+2、+3、+4。當(dāng)x=y=時，z=___________。

（8）寫出Fe2+和HNO3的離子反應(yīng)__________。

Answer 1

【答案】SiO2（不溶性硅酸鹽） MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O 將Fe2+氧化為Fe3+ KSCN溶液 4.7 Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+ NiS和ZnS 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3+ +2H2O Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O 3Fe2+ +4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O

【解析】

（1）SiO2難溶于硫酸；“溶浸”中二氧化錳能氧化硫化錳生成硫酸錳、硫和水；

（2）MnO2具有氧化性，可以將Fe2+氧化為Fe3+；KSCN溶液遇Fe3+變紅；

（3）Fe3+完全沉淀的pH是2.8，Al3+完全沉淀的pH是4.7；氨水與硫酸鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和硫酸銨；

（4）加入Na2S除去Zn2+和Ni2+，生成沉淀NiS和ZnS；

（5）H2O2和Fe2+反應(yīng)，氧化產(chǎn)物是Fe3+、還原產(chǎn)物是H2O；

（6）“沉錳”過程中硫酸錳和碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸錳沉淀、硫酸銨、二氧化碳；

（7）根據(jù)元素化合價代數(shù)和等于0計算z值；

（8）Fe2+和HNO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化產(chǎn)物是Fe3+、還原產(chǎn)物是NO。

（1）SiO2難溶于硫酸，所以“濾渣1”含有SiO2；“溶浸”中二氧化錳能氧化硫化錳生成硫酸錳、硫和水，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)方程式是MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；

（2）MnO2具有氧化性，“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+；KSCN溶液遇Fe3+變紅，檢驗Fe3+的試劑是KSCN溶液；

（3）Fe3+完全沉淀的pH是2.8，Al3+完全沉淀的pH是4.7，“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為4.7～6之間，氨水與硫酸鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和硫酸銨，反應(yīng)的離子方程式是Al3++3NH3H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；

（4）加入Na2S除去Zn2+和Ni2+，生成沉淀NiS和ZnS，所以“濾渣3”的主要成分是NiS和ZnS；

（5）H2O2和Fe2+反應(yīng)，氧化產(chǎn)物是Fe3+、還原產(chǎn)物是H2O，反應(yīng)的離子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3+ +2H2O；

（6）“沉錳”過程中硫酸錳與碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸錳沉淀、硫酸銨、二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式是Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

（7）LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為+2、+3、+4。當(dāng)x=y=時，根據(jù)元素化合價代數(shù)和等于0，1+2+3+4z-2×2=0，z=；

（8）Fe2+和HNO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化產(chǎn)物是Fe3+、還原產(chǎn)物是NO，根據(jù)得失電子守恒，反應(yīng)的離子方程式是3Fe2+ +4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。