Question

【題目】錳的用途非常廣泛，以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷的碳酸鹽及SiO2雜質(zhì))為原料生產(chǎn)金屬錳的工藝流程如下：

已知25℃時，部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如下：

物質(zhì)	Mn(OH)2	Co(OH)2	Ni(OH)2	Fe(OH)3	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10－13	3.0×10－16	5.0×10－16	1.1×10－36	1.0×10－11	5.0×10－22	1.0×10－22

(1)步驟I中，為加快溶浸速率，可采取的措施是__________(至少答兩條)。

(2)步驟II中，加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為5.0～6.0，則濾渣1的成分主要為________(填化學(xué)式)；已知MnO2的作用為氧化劑，“除雜1”中涉及的離子方程式為NH3·H2O＋H＋＝NH4+＋H2O、_____________、___________。

(3)步驟中，所加(NH4)2S的濃度不宜過大的原因是______________。

(4)濾液2中，c(Co2＋):c(Ni2＋)＝____________。

Answer 1

【答案】溶浸時加熱(或升高溫度)、適當(dāng)增大硫酸濃度、攪拌、減小礦粉顆粒直徑等 SiO2、Fe(OH)3 2Fe2＋＋MnO2＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O Fe3＋＋3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓＋3NH4+ 若(NH4)2S的濃度過大，產(chǎn)生MnS沉淀造成產(chǎn)品損失 5:1

【解析】

向碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì))中加入硫酸，可以發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽，向其中就如具有氧化性的二氧化錳，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH可以將氫氧化鐵沉淀下來，向濾液中加入硫化銨，可以將鎳離子、鈷離子形成硫化物沉淀下來，最后對得到的含有錳離子的鹽電解，可以得到金屬錳。

(1)攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，可加快反應(yīng)速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等；

(2)步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件下可將Fe2+離子氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，加入氨水調(diào)節(jié)pH為5.0～6.0，發(fā)生Fe3++3NH3﹒H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，可得到沉淀Fe(OH)3，另外原礦物中含有的SiO2不溶于酸和氨水，則過濾時所得濾渣1的主要成分為SiO2、Fe(OH)3；

(3)向濾液中滴入適量的(NH4)2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，若(NH4)2S的濃度過大，產(chǎn)生MnS沉淀，造成產(chǎn)品損失；

(4)CoS、NiS的Ksp分別為5.0×10-22、1.0×10-22，加入足量(NH4)2S溶液后，生成CoS、NiS沉淀，溶液中c(Co2+):c(Ni2+)=5.0×10-22:1.0×10-22=5:1。