Question

【題目】高純MnCO3在電子工業中有重要的應用，濕法浸出軟錳礦（主要成分為MnO2，含少量Fe、Al、Mg等雜質元素）制備高純碳酸錳的實驗過程如下：

（1）浸出時溫度控制在90℃~95℃之間，并且要連續攪拌3小時的目的是_________________，植物粉的作用是_________________。

（2）除雜過程的操作為：

①向浸出液中加入一定量的碳酸錳礦，調節浸出液的pH為3.5~5.5；

②再加入一定量的軟錳礦和雙氧水，過濾；

③…

操作①中使用碳酸錳調pH的優勢是____________________________；操作②中加入雙氧水不僅能將Fe2+氧化為Fe3+，而且能提高軟錳礦的浸出率。寫出雙氧水提高軟錳礦浸出率的離子方程式___________。

（3）在30℃~35℃下, 將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中，控制反應液的最終pH在 6.5~7.0，得到MnCO3沉淀。溫度控制35℃以下的原因是_____________；該反應的化學方程式為________；生成的MnCO3沉淀需經充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是__________________________________。

（4）已知：室溫下，Ksp(MnCO3)=1.8×10-11，Ksp(MgCO3)=2.6×10-5，當離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時，表示該離子沉淀完全。若凈化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L，試計算說明Mg2+的存在是否會影響MnCO3的純度。

____________

Answer 1

【答案】使軟錳礦粉充分反應，提高軟錳礦中錳的浸出率 作還原劑 增加MnCO3的產量（或不引入新的雜質等） MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑ 減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率 MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產生，則表明已洗滌干凈 Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)·c(CO32-)，當Mn2+沉淀完全時，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6

mol·L-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4mol·L-1， Mg2+的濃度0.01mol/L遠小于14.4 mol·L-1，所以Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度

【解析】

濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe、Al、Mg等雜質元素)制備高純碳酸錳，加入濃硫酸和植物粉浸出過濾得到濾液除去雜質，加入碳酸氫銨形成沉淀通過一系列操作得到高純碳酸錳，以此分析解答。

濕法浸出軟錳礦(主要成分為MnO2，含少量Fe、Al、Mg等雜質元素)制備高純碳酸錳，加入濃硫酸和植物粉浸出過濾得到濾液除去雜質，加入碳酸氫銨形成沉淀通過一系列操作得到高純碳酸錳，
(1)升溫、攪拌都可以加快物質的溶解反應速率，浸出時溫度控制在90℃95℃之間，并且要連續攪拌3小時的目的是提高軟錳礦中錳的浸出率；加入植物粉是一種還原劑，
因此，本題正確答案是：使軟錳礦粉充分反應，提高軟錳礦中錳的浸出率；作還原劑；
(2)使用碳酸錳調pH的優勢是不引入新的雜質；酸性溶液中二氧化錳氧化過氧化氫為氧氣，本身被還原為錳離子，反應的離子方程式為：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，
因此，本題正確答案是：增加MnCO3的產量（或不引入新的雜質等）；MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；
(3)根據碳酸氫銨受熱易分解分析，溫度控制35℃以下的原因是防止碳酸氫銨分解，在30℃~35℃下，將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中，控制反應液的最終pH在6.5~7.0，得到MnCO3沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水，反應的化學方程式為：MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，生成的MnCO3沉淀需經充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是取最后一次洗滌液檢驗是否含有硫酸根離子設計，取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產生，則表明已洗滌干凈。

因此，本題正確答案是：減少碳酸氫銨的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液，若無白色沉淀產生，則表明已洗滌干凈；
(4)Ksp（MnCO3）=c(Mn2+)c(CO32-)，當Mn2+沉淀完全時，c(CO32-)==1.810-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求c(Mg2+)>=14.4molL-1，Mg2+的濃度0.01 molL-1 遠小于14.4molL-1，若凈化液中的c(Mg2+)=10-2 mol/L，說明Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度，
答：Ksp（MnCO3）=c(Mn2+)c(CO32-)，當Mn2+沉淀完全時，c(CO32-)==1.810-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求c(Mg2+)>=14.4molL-1，Mg2+的濃度0.01 molL-1 遠小于14.4molL-1，若凈化液中的c(Mg2+)=10-2 mol/L說明Mg2+的存在不會影響MnCO3的純度。