Question

【題目】某含錳礦石的主要成分是MnO2，還含CaO、Al2O3、FeS雜質，由此礦石生產MnCO3的工藝流程如圖所示：

已知：①相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表所示：

物質	開始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Al(OH)3	3.8	4.7
Mn(OH)2	8.8	10.4
Ca(OH)2	12	─

②常溫下，Ksp（CaF2）=3.95×10-11

回答下列問題：

（1）酸溶時，是否能將稀硫酸換成濃鹽酸______（填“是”或“否”）；操作I的名稱為______________。

（2）取溶液Ⅰ加入KSCN溶液，溶液呈血紅色，試寫出酸溶過程中MnO2與FeS發生反應的離子方程式：______。

（3）調節溶液Ⅰ的pH時，pH的范圍為_________；所用的物質X最好是________（填字母）。

A．鹽酸 B．NaOH溶液 C．氨水 D．MnCO3固體

（4）濾渣Ⅰ為___________________，濾渣Ⅱ為_____________。（填化學式）

（5）沉錳的化學方程式為_________________________________________。

（6）沉錳后過濾得到固體MnCO3，設計實驗方案驗證MnCO3固體是否洗滌干凈：__________。

Answer 1

【答案】否過濾2FeS + 12H+ + 3MnO2 = 2Fe3+ + 2S + 3Mn2+ + 6H2O4.7≤pH<8.8DFe(OH)3、Al(OH)3CaF2MnSO4 + 2NaHCO3 = MnCO3↓ + Na2SO4 + H2O + CO2↑取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀產生，則說明已經洗滌干凈

【解析】

錳礦石的主要成分是MnO2，還含CaO、Al2O3、FeS等雜質，加入稀硫酸高溫酸溶，二氧化錳將硫化亞鐵氧化成硫單質、鐵離子，同時氧化鈣和氧化鋁與稀硫酸反應，通過操作Ⅰ過濾得到S沉淀和含有錳離子、鐵離子、鈣離子和鋁離子的濾液Ⅰ；通過調節濾液Ⅰ的pH，將鋁離子、鐵離子轉化成Al（OH）3、Fe（OH）3，過濾后分離出Al（OH）3、Fe（OH）3，濾液Ⅱ中含有鈣離子和錳離子，加入NaF后將鈣離子轉化成CaF2沉淀，過濾后得到濾渣Ⅱ（CaF2沉淀）和濾液Ⅲ（主要含有硫酸錳），再加入碳酸氫鈉，發生反應：MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑，從而獲得MnCO3。

錳礦石的主要成分是MnO2，還含CaO、Al2O3、FeS等雜質，加入稀硫酸高溫酸溶，二氧化錳將硫化亞鐵氧化成硫單質、鐵離子，同時氧化鈣和氧化鋁與稀硫酸反應，通過操作Ⅰ過濾得到S沉淀和含有錳離子、鐵離子、鈣離子和鋁離子的濾液Ⅰ；通過調節濾液Ⅰ的pH，將鋁離子、鐵離子轉化成Al（OH）3、Fe（OH）3，過濾后分離出Al（OH）3、Fe（OH）3，濾液Ⅱ中含有鈣離子和錳離子，加入NaF后將鈣離子轉化成CaF2沉淀，過濾后得到濾渣Ⅱ（CaF2沉淀）和濾液Ⅲ（主要含有硫酸錳），再加入碳酸氫鈉，發生反應：MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑，從而獲得MnCO3；（1）二氧化錳將與濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯氣，所以不能將稀硫酸換成濃鹽酸；操作Ⅰ得到的是S單質的沉淀，將該物質分離的方法為過濾，操作I的名稱為過濾。（2）取溶液Ⅰ加入KSCN溶液，溶液呈現紅色，說明有鐵離子存在，所以在酸溶過程中FeS發生反應的離子方程式：2FeS + 12H+ + 3MnO2 = 2Fe3+ + 2S + 3Mn2+ + 6H2O。（3）根據流程圖，調節溶液Ⅰ的pH目的是除去Al3+、Fe3+，Mn2+不能生成沉淀，所以pH的范圍為4.7≤pH<8.8；由于不能引進雜質，則調節溶液的pH所用的物質X最好為MnCO3固體，選D。（4）調節溶液Ⅰ的pH目的是除去Al3+、Fe3+，鐵離子和鋁離子會完全生成氫氧化物沉淀，濾渣Ⅰ為濾渣為Al（OH）3、Fe（OH）3；加入NaF后轉化成CaF2沉淀，濾渣Ⅱ為CaF2。（5）濾液Ⅲ中含有硫酸錳，硫酸錳與碳酸氫鈉溶液反應生成碳酸錳沉淀、硫酸鈉、二氧化碳和水，反應的化學方程式為：MnSO4+2NaHCO3=MnCO3↓+Na2SO4+H2O+CO2↑。

（6）根據流程圖，濾液Ⅲ中含有SO42-，驗證MnCO3固體是否洗滌干凈，可以檢驗洗滌液中是否含有SO42-，方法是取少量最后一次洗滌液于試管中，滴入鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若無沉淀產生，則說明已經洗滌干凈。