Question

【題目】高純碳酸錳在電子工業(yè)中有重要的應(yīng)用，濕法浸出軟錳礦主要成分為MnO2,含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)元素)制備高純碳酸錳的實(shí)驗(yàn)過程如下:

（1）浸出：浸出時(shí)溫度控制在90℃~95℃之間，并且要連續(xù)攪拌3小時(shí)，植物粉的作用是_____。

（2）除雜：①向浸出液中加入一定量的碳酸錳礦，調(diào)節(jié)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(diào)pH的優(yōu)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）制備：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(yīng)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(yīng)的化學(xué)方程式為_____；生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，洗滌的操作方法是_____。

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

Answer 1

【答案】 作還原劑 增加MnCO3的產(chǎn)量或不引入新的雜質(zhì) 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 用玻璃棒引流向漏斗中加蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)操作2-3次 Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)c(CO32-)，當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí)，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 molL-1，Mg2+的濃度0.01mol/L遠(yuǎn)小于14.4 molL-1，若凈化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，說明Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度)=

【解析】濕法浸出軟錳礦(主要成分為,含少量Fe、Al、Mg等雜質(zhì)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(zhì)，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(zhì)的溶解反應(yīng)速率，浸出時(shí)溫度控制在之間，并且要連續(xù)攪拌3小時(shí)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，正確答案：提高軟錳礦中錳的浸出率，作還原劑。

(2) ①使用碳酸錳調(diào)pH的優(yōu)勢是不引入新的雜質(zhì)，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(yīng)的離子方程式為:；正確答案：增加的產(chǎn)量(或不引入新的雜質(zhì)等)；。

(3)根據(jù)碳酸氫銨受熱易分解分析，溫度控制以下的原因是防止碳酸氫銨分解，在下，將碳酸氫銨溶液滴加到硫酸錳凈化液中，控制反應(yīng)液的最終pH在，得到沉淀、硫酸銨、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為:；生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，洗滌的操作方法是用玻璃棒引流向漏斗中加蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)操作2-3次；正確答案：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mL于試管中，向其中滴加用鹽酸酸化的溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈。

(4) ，當(dāng)沉淀完全時(shí)，，若也能形成沉淀，則要求，的濃度遠(yuǎn)小于,若凈化液中的,說明的存在不會(huì)影響的純度；正確答案：Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)c(CO32-)，當(dāng)Mn2+沉淀完全時(shí)，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，則要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 molL-1，Mg2+的濃度0.01mol/L遠(yuǎn)小于14.4 molL-1，若凈化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，說明Mg2+的存在不會(huì)影響MnCO3的純度。