【題目】某含錳礦石的主要成分是MnO2,還含CaO、Al2O3、FeS雜質(zhì),由此礦石生產(chǎn)MnCO3的工藝流程如圖所示:

已知:①相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表所示:

物質(zhì)

開(kāi)始沉淀

沉淀完全

Fe(OH)3

2.7

3.7

Al(OH)3

3.8

4.7

Mn(OH)2

8.8

10.4

Ca(OH)2

12

②常溫下,Ksp(CaF2)=3.95×10-11

回答下列問(wèn)題:

(1)酸溶時(shí),是否能將稀硫酸換成濃鹽酸______(填“是”或“否”);操作I的名稱為______________。

(2)取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈血紅色,試寫出酸溶過(guò)程中MnO2與FeS發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:______

(3)調(diào)節(jié)溶液Ⅰ的pH時(shí),pH的范圍為_________;所用的物質(zhì)X最好是________(填字母)。

A.鹽酸 B.NaOH溶液 C.氨水 D.MnCO3固體

(4)濾渣Ⅰ為___________________,濾渣Ⅱ?yàn)?/span>_____________。(填化學(xué)式)

(5)沉錳的化學(xué)方程式為_________________________________________

(6)沉錳后過(guò)濾得到固體MnCO3,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證MnCO3固體是否洗滌干凈:__________

【答案】否過(guò)濾2FeS + 12H+ + 3MnO2 = 2Fe3+ + 2S + 3Mn2+ + 6H2O4.7≤pH<8.8DFe(OH)3、Al(OH)3CaF2MnSO4 + 2NaHCO3 = MnCO3↓ + Na2SO4 + H2O + CO2↑取少量最后一次洗滌液于試管中,滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無(wú)沉淀產(chǎn)生,則說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈

【解析】

錳礦石的主要成分是MnO2,還含CaO、Al2O3、FeS等雜質(zhì),加入稀硫酸高溫酸溶,二氧化錳將硫化亞鐵氧化成硫單質(zhì)、鐵離子,同時(shí)氧化鈣和氧化鋁與稀硫酸反應(yīng),通過(guò)操作Ⅰ過(guò)濾得到S沉淀和含有錳離子、鐵離子、鈣離子和鋁離子的濾液Ⅰ;通過(guò)調(diào)節(jié)濾液Ⅰ的pH,將鋁離子、鐵離子轉(zhuǎn)化成Al(OH)3、Fe(OH)3,過(guò)濾后分離出Al(OH)3、Fe(OH)3,濾液Ⅱ中含有鈣離子和錳離子,加入NaF后將鈣離子轉(zhuǎn)化成CaF2沉淀,過(guò)濾后得到濾渣Ⅱ(CaF2沉淀)和濾液Ⅲ(主要含有硫酸錳),再加入碳酸氫鈉,發(fā)生反應(yīng):MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑,從而獲得MnCO3。

錳礦石的主要成分是MnO2,還含CaO、Al2O3、FeS等雜質(zhì),加入稀硫酸高溫酸溶,二氧化錳將硫化亞鐵氧化成硫單質(zhì)、鐵離子,同時(shí)氧化鈣和氧化鋁與稀硫酸反應(yīng),通過(guò)操作Ⅰ過(guò)濾得到S沉淀和含有錳離子、鐵離子、鈣離子和鋁離子的濾液Ⅰ;通過(guò)調(diào)節(jié)濾液Ⅰ的pH,將鋁離子、鐵離子轉(zhuǎn)化成Al(OH)3、Fe(OH)3,過(guò)濾后分離出Al(OH)3、Fe(OH)3,濾液Ⅱ中含有鈣離子和錳離子,加入NaF后將鈣離子轉(zhuǎn)化成CaF2沉淀,過(guò)濾后得到濾渣Ⅱ(CaF2沉淀)和濾液Ⅲ(主要含有硫酸錳),再加入碳酸氫鈉,發(fā)生反應(yīng):MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑,從而獲得MnCO3;(1)二氧化錳將與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣,所以不能將稀硫酸換成濃鹽酸;操作Ⅰ得到的是S單質(zhì)的沉淀,將該物質(zhì)分離的方法為過(guò)濾,操作I的名稱為過(guò)濾。(2)取溶液Ⅰ加入KSCN溶液,溶液呈現(xiàn)紅色,說(shuō)明有鐵離子存在,所以在酸溶過(guò)程中FeS發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:2FeS + 12H+ + 3MnO2 = 2Fe3+ + 2S + 3Mn2+ + 6H2O。(3)根據(jù)流程圖,調(diào)節(jié)溶液Ⅰ的pH目的是除去Al3+、Fe3+,Mn2+不能生成沉淀所以pH的范圍為4.7≤pH<8.8;由于不能引進(jìn)雜質(zhì),則調(diào)節(jié)溶液的pH所用的物質(zhì)X最好為MnCO3固體,選D。(4)調(diào)節(jié)溶液Ⅰ的pH目的是除去Al3+、Fe3+鐵離子和鋁離子會(huì)完全生成氫氧化物沉淀,濾渣Ⅰ為濾渣為Al(OH)3、Fe(OH)3;加入NaF后轉(zhuǎn)化成CaF2沉淀,濾渣Ⅱ?yàn)?/span>CaF2。(5)濾液Ⅲ中含有硫酸錳,硫酸錳與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成碳酸錳沉淀、硫酸鈉、二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑。

(6)根據(jù)流程圖,濾液Ⅲ中含有SO42-,驗(yàn)證MnCO3固體是否洗滌干凈,可以檢驗(yàn)洗滌液中是否含有SO42-,方法是取少量最后一次洗滌液于試管中,滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液,若無(wú)沉淀產(chǎn)生,則說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈

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選項(xiàng)

①中物質(zhì)

②中物質(zhì)

預(yù)測(cè)②中的現(xiàn)象

A

稀鹽酸

碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液

立即產(chǎn)生氣泡

B

濃硝酸

用砂紙打磨過(guò)的鋁條

產(chǎn)生紅棕色氣體

C

氯化鋁溶液

濃氫氧化鈉溶液

產(chǎn)生大量白色沉淀

D

草酸溶液(H2C2O4具有還原性)

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