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等元素氧化物）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 molL1]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的化學方程式____________________________________________________。

(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將________________________。

(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應調(diào)節(jié)為_______~6之間。

(4)寫出“沉錳”的離子方程式_____________。

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

Answer 1

【答案】SiO2（不溶性硅酸鹽） MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.7 Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O

【解析】

二氧化錳粉與硫化錳礦(還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素氧化物)與硫酸反應，二氧化錳粉與硫化錳礦和硫酸發(fā)生氧化還原反應，SiO2不與H2SO4反應或SiO2與其他物質(zhì)反應生成硅酸鹽，加入MnO2氧化Fe2+，以便加入氨水時除掉鐵元素，調(diào)節(jié)溶液pH值大于4.7小于6主要除掉鐵元素和鋁元素，除雜1主要除掉Zn2+和Ni2+，除雜2主要除掉Mg2+，得到Mn2+，加入碳酸氫銨溶液沉錳生成碳酸錳，加入硫酸生成硫酸錳。

(1)SiO2不與H2SO4反應或SiO2與其他物質(zhì)反應生成硅酸鹽，MnO2、MnS和H2SO4反應生成S、H2O和MnSO4，因此“濾渣1”含有S和SiO2；“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應的化學方程式MnO2+MnS+2H2SO4= 2MnSO4 + S + 2H2O；故答案為：SiO2(不溶性硅酸鹽)；MnO2+ MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O。

(2)根據(jù)Mn2+、Fe2+的開始沉淀的pH值可知應將Fe2+氧化為Fe3+，避免除鐵元素時沉淀錳，因此“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+；故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+。

(3)“調(diào)pH”除鐵和鋁，應將pH控制在大于它們各種離子沉淀完全時的pH值以上，因此溶液的pH范圍應調(diào)節(jié)為4.7~6之間；故答案為：4.7。

(4)“沉錳”是Mn2+與HCO3－反應生成碳酸錳，其離子方程式Mn2++2HCO3－= MnCO3↓ + CO2↑+H2O；故答案為：Mn2++2HCO3－= MnCO3↓ + CO2↑+H2O。

(5)層狀鎳鈷錳三元材料可作為鋰離子電池正極材料，其化學式為LiNixCoyMnzO2，其中Ni、Co、Mn的化合價分別為+2、+3、+4，當x= y =時，根據(jù)化合價代數(shù)和為0得出，則z=；故答案為：。