Question

【題目】MnSO4·H2O在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面有廣泛的應(yīng)用。軟錳礦-黃鐵礦硫酸浸出法是工業(yè)上制取硫酸錳的一種方法。

（1）酸浸時(shí)主要反應(yīng)為15MnO2+2FeS2+14H2SO4= 15MnSO4 + Fe2(SO4)3 +14H2O，反應(yīng)中被氧化的元素是____。酸浸時(shí)，硫酸過(guò)量的目的是：①____；②____。

（2）加入CaCO3可以將濾液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。CaCO3用量過(guò)大，對(duì)MnSO4·H2O產(chǎn)量的影響是，____（填“升高”“降低”或“無(wú)影響”）。

（3）硫酸錳在不同溫度下結(jié)晶可分別得到MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O和MnSO4·H2O。硫酸錳在不同溫度下的溶解度和該溫度范圍內(nèi)析出晶體的組成如下圖所示。從過(guò)濾Ⅱ所得的濾液中獲得較高純度MnSO4·H2O的操作是：控制溫度在80 ℃~90 ℃之間蒸發(fā)結(jié)晶，____，使固體MnSO4·H2O與溶液分離，____、真空干燥。

Answer 1

【答案】Fe、S（或鐵、硫） 提高錳元素的浸出率 抑制Mn2+水解 Fe2(SO4)3++3H2O + 3CaCO3 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 3CO2↑ 降低 趁熱過(guò)濾 用80℃~90℃的蒸餾水洗滌2~3次

【解析】

根據(jù)流程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)用混合物分離提純的方法，逐步分析回答問題。

(1)酸浸主要反應(yīng)中，錳從+4降至+2價(jià)，被還原；鐵從+2升至+3價(jià)、硫從－1升至+6價(jià)，被氧化。使用過(guò)量的硫酸，可使軟錳礦充分反應(yīng)，提高錳元素的浸出率；多余的硫酸可抑制Mn2+、Fe3+水解，防止Mn2+生成沉淀而損失。

(2)過(guò)濾I所得濾液中Fe3+水解Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，中和時(shí)加入的CaCO3與H+反應(yīng)CaCO3+2H+＝Ca2++CO2↑+H2O，水解平衡右移Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2(SO4)3+3H2O + 3CaCO3 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 3CO2↑。若CaCO3用量過(guò)大，部分Mn2+水解轉(zhuǎn)化成Mn(OH)2沉淀混入濾渣II，使MnSO4·H2O產(chǎn)量降低。

(3)據(jù)溶解度曲線圖，要從過(guò)濾Ⅱ所得MnSO4溶液中獲得較高純度的MnSO4·H2O晶體，應(yīng)在80 ℃~90 ℃之間進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾，再用80℃~90℃的蒸餾水洗滌MnSO4·H2O晶體2~3次，最后真空干燥。