Question

【題目】高純碳酸錳(MnCO3)廣泛應用于電子行業，制造高性能磁性材料。工業利用含錳廢水(主要含Mn2+、、H+、Fe2+、Al3+、Cu2+)制備碳酸錳、回收硫酸銨的工藝流程如下：

已知某些物質完全沉淀的pH值如表：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cu(OH)2	Mn(OH)2	CuS	MnS	MnCO3
沉淀完全時的pH	3.7	5.2	6.4	9.8	≥0	≥7	≥7

回答下列問題：

(1)試劑X是___________ (填標號)。

a.Cl2 b.MnO2 c.濃HNO3 d.H2O2

(2)“濾渣1”中主要成分的化學式為__________。

(3)“除重金屬”時發生反應的離子方程式是______；反應中使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是________。

(4)“50℃碳化”得到高純碳酸錳，反應的離子方程式為_____，反應中通常需加入稍過量的NH4HCO3，且控制溶液的pH為6.8～7.4，加入稍過量的NH4HCO3的目的是______使MnCO3沉淀完全，溶液的pH不能過低的原因是_____。

(5)由 MnCO3可制得重要的催化劑MnO2，2MnCO3+O2=2MnO2+2CO2。現在空氣中加熱460.0g的MnCO3，得到332.0g產品，若產品中雜質只有MnO，則該產品MnO2的質量分數是___________。

Answer 1

【答案】bd Fe(OH)3、Al(OH)3 S2-+Cu2+=CuS↓ Na2S會增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量 Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O 使Mn2+沉淀完全 MnCO3沉淀量少，NH4HCO3與酸反應 78.6％

【解析】

流程分析可知含錳廢水(主要含Mn2+、SO42-、H+、Fe2+、Al3+、Cu2+)加入氧化劑氧化亞鐵離子，加入氨水調節溶液pH至5.2，沉淀鐵離子和鋁離子，過濾得到濾渣1，濾液主要為Mn2+、SO42-、Cu2+，加入硫化銨沉淀銅離子，過濾得到濾渣2，濾液主要是Mn2+、SO42-，加入碳酸氫銨得到碳酸錳、二氧化碳和水。

(1)X為氧化劑，若用氯氣或濃硝酸會引入新的雜質離子，故不選，H2O2還原產物為水，不會引入雜質，MnO2的還原產物為Mn2+，也不會引入雜質，故答案為：bd；

(2)根據表格數據可知pH=5.2時鐵離子和鋁離子完全沉淀，故答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3)“除重金屬”主要是除去銅離子，離子方程式為：S2-+Cu2+=CuS↓；若使用Na2S則會引入新的雜質離子，后續流程中回收的(NH4)2SO4中會有大量鈉離子，故答案為：S2-+Cu2+=CuS↓； Na2S會增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量；

(4)根據題目所給產物和元素守恒可知離子方程式為：Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O；加入稍過量的NH4HCO3能提高MnSO4的轉化率，使MnCO3沉淀完全，溶液的pH不能過低，因為H+可與MnCO3，NH4HCO3反應，故答案為：Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O；使Mn2+沉淀完全；MnCO3沉淀量少，NH4HCO3與酸反應；

(5)MnCO3受熱分解為MnO，MnO部分氧化為MnO2，產品中雜質有MnO，460.0 gMnCO3的物質的量為：=4mol，受熱產生4molMnO，設產生MnO2物質的量為xmol，即有xmolMnO氧化，剩余MnO為(4-x)mol，產物的總質量為：(4-x)mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g，解得x=3，則MnO2的質量分數=×100%=78.6%，故答案為：78.6%。