Question

【題目】一種用軟錳礦(主要成分MnO2)和黃鐵礦(主要成分FeS2) 制取MnSO4·H2O并回收單質硫的工藝流程如下：

已知：本實驗條件下，高錳酸鉀溶液與硫酸錳溶液混合產生二氧化錳。

回答下列問題：

（1）步驟①混合研磨成細粉的主要目的是_____________________________________________；步驟②浸取時若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化學方程式為_____________________________________。

（2）步驟③所得酸性濾液可能含有Fe2+，為了除去Fe2+可先加入______________________；步驟④需將溶液加熱至沸然后在不斷攪拌下加入堿調節pH為4~5，再繼續煮沸一段時間，“繼續煮沸”的目的是_____________________________________。步驟⑤所得濾渣為__________________(填化學式)。

（3）步驟⑦需在90~100℃下進行，該反應的化學方程式為_________________________________。

（4）測定產品MnSO4·H2O的方法之一是：準確稱取a g產品于錐形瓶中，加入適量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L-1KMnO4標準溶液滴定至淺紅色且半分鐘不褪色，消耗標準溶液VmL，產品中Mn2+的質量分數為w(Mn2+)=________________。

Answer 1

【答案】 增大接觸面積，提高硫酸浸取時的浸取速率和浸取率 3MnO2+2FeS2+6H2SO4 =3MnSO4+Fe(SO4)3+4S↓+6H2O 軟錳礦粉或H2O2溶液 破壞Fe(OH)3膠體并使沉淀顆粒長大，便于過濾分離 Fe(OH)3 (NH4)2Sx+1 2NH3↑+H2S↑+xS↓ (8.25cV/a)%或(8.25cV×10-2)/a或0.0825cV/a或0.0825cV/a×100%

【解析】分析：兩種礦物經粉碎研磨①與硫酸混合②，由于MnO2在酸性條件下具有氧化性，因此反應生成可溶性硫酸錳、硫酸鐵和單質硫，③過濾后，濾液用堿液處理④除去鐵元素⑤后，溶液經濃縮結晶得產品MnSO4·H2O，濾渣與(NH4)2S混合作用⑥后，經分解⑦處理得另一產品S，分解的其它產物可轉化為(NH4)2S循環使用。

詳解：(1) 步驟①混合研磨成細粉的主要目的是增大反應物的接觸面積，提高硫酸浸取時的浸取速率和浸取率，提高原料的利用率；硫酸浸取時的反應方程式為3MnO2+2FeS2+ 6H2SO4 =3MnSO4+Fe2(SO4)3+4S↓+6H2O。

(2)由于Fe2+具有較強的還原性，在酸性條件下可用軟錳礦粉（MnO2）或H2O2將其氧化為Fe3+，既不引入雜質，又能達到除去的目的；用堿液處理時，需將溶液加熱至沸，然后在不斷攪拌下調節pH為4~5，再繼續煮沸一段時間，以破壞Fe(OH)3膠體并使沉淀顆粒增大，便于過濾分離，得到的濾渣為Fe(OH)3。

(3) 步驟⑦在90~100℃下進行，反應的化學方程式為(NH4)2Sx+1 2NH3↑+H2S↑+xS↓。

(4)已知本實驗條件下，高錳酸鉀溶液與硫酸錳溶液混合產生二氧化錳。根據電子轉移守恒可得二者反應的方程式為2KMnO4+3MnSO4·H2O=5MnO42+K2SO4+2H2SO4+H2O，已知n(KMnO4)=c mol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，則n(MnSO4·H2O)=1.5cV×10-3mol，產品中Mn2+的質量分數為w(Mn2+)= [1.5cV×10-3mol×55g/mol]/ag×100%=(8.25cV/a)%。