Question

【題目】高純MnCO3在電子工業(yè)中有重要的應(yīng)用，濕法浸出軟錳礦（主要成分為MnO2，含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素）制備高純碳酸錳的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

（1）浸出時(shí)溫度控制在90℃~95℃之間，并且要連續(xù)攪拌3小時(shí)的目的是_________________，植物粉的作用是_________________。

（2）除雜過(guò)程的操作為：

①向浸出液中加入一定量的碳酸錳礦，調(diào)節(jié)浸出液的pH為3.5~5.5；

②再加入一定量的軟錳礦和雙氧水，過(guò)濾；

③…

操作①中使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢(shì)是____________________________；操作②中加入雙氧水不僅能將Fe2+氧化為Fe3+，而且能提高軟錳礦的浸出率。寫出雙氧水提高軟錳礦浸出率的離子方程式___________。

（3）在30℃~35℃下, 將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中，控制反應(yīng)液的最終pH在 6.5~7.0，得到MnCO3沉淀。溫度控制35℃以下的原因是_____________；該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________；生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是__________________________________。

（4）已知：室溫下，Ksp(MnCO3)=1.8×10-11，Ksp(MgCO3)=2.6×10-5，當(dāng)離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時(shí)，表示該離子沉淀完全。若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L，試計(jì)算說(shuō)明Mg2+的存在是否會(huì)影響MnCO3的純度。

____________

Answer 1

【答案】使軟錳礦粉充分反應(yīng)，提高軟錳礦中錳的浸出率 作還原劑 增加MnCO3的產(chǎn)量（或不引入新的雜質(zhì)等） MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑ 減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率 MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈 Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)·c(CO32-)，當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí)，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6

mol·L-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4mol·L-1， Mg2+的濃度0.01mol/L遠(yuǎn)小于14.4 mol·L-1，所以Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度

【解析】

濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳，加入濃硫酸和植物粉浸出過(guò)濾得到濾液除去雜質(zhì)，加入碳酸氫銨形成沉淀通過(guò)一系列操作得到高純碳酸錳，以此分析解答。

濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳，加入濃硫酸和植物粉浸出過(guò)濾得到濾液除去雜質(zhì)，加入碳酸氫銨形成沉淀通過(guò)一系列操作得到高純碳酸錳，
(1)升溫、攪拌都可以加快物質(zhì)的溶解反應(yīng)速率，浸出時(shí)溫度控制在90℃95℃之間，并且要連續(xù)攪拌3小時(shí)的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率；加入植物粉是一種還原劑，
因此，本題正確答案是：使軟錳礦粉充分反應(yīng)，提高軟錳礦中錳的浸出率；作還原劑；
(2)使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢(shì)是不引入新的雜質(zhì)；酸性溶液中二氧化錳氧化過(guò)氧化氫為氧氣，本身被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，
因此，本題正確答案是：增加MnCO3的產(chǎn)量（或不引入新的雜質(zhì)等）；MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；
(3)根據(jù)碳酸氫銨受熱易分解分析，溫度控制35℃以下的原因是防止碳酸氫銨分解，在30℃~35℃下，將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中，控制反應(yīng)液的最終pH在6.5~7.0，得到MnCO3沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗(yàn)是否含有硫酸根離子設(shè)計(jì)，取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈。

因此，本題正確答案是：減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；
(4)Ksp（MnCO3）=c(Mn2+)c(CO32-)，當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí)，c(CO32-)==1.810-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求c(Mg2+)>=14.4molL-1，Mg2+的濃度0.01 molL-1 遠(yuǎn)小于14.4molL-1，若凈化液中的c(Mg2+)=10-2 mol/L，說(shuō)明Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度，
答：Ksp（MnCO3）=c(Mn2+)c(CO32-)，當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí)，c(CO32-)==1.810-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求c(Mg2+)>=14.4molL-1，Mg2+的濃度0.01 molL-1 遠(yuǎn)小于14.4molL-1，若凈化液中的c(Mg2+)=10-2 mol/L說(shuō)明Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度。