Question

【題目】MnSO4·H2O在工業、農業等方面有廣泛的應用。軟錳礦-黃鐵礦硫酸浸出法是工業上制取硫酸錳的一種方法。

（1）酸浸時主要反應為15MnO2+2FeS2+14H2SO4= 15MnSO4 + Fe2(SO4)3 +14H2O，反應中被氧化的元素是____。酸浸時，硫酸過量的目的是：①____；②____。

（2）加入CaCO3可以將濾液中的Fe3+轉化為Fe(OH)3而除去，該反應的化學方程式為____。CaCO3用量過大，對MnSO4·H2O產量的影響是，____（填“升高”“降低”或“無影響”）。

（3）硫酸錳在不同溫度下結晶可分別得到MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O和MnSO4·H2O。硫酸錳在不同溫度下的溶解度和該溫度范圍內析出晶體的組成如下圖所示。從過濾Ⅱ所得的濾液中獲得較高純度MnSO4·H2O的操作是：控制溫度在80 ℃~90 ℃之間蒸發結晶，____，使固體MnSO4·H2O與溶液分離，____、真空干燥。

Answer 1

【答案】Fe、S（或鐵、硫） 提高錳元素的浸出率 抑制Mn2+水解 Fe2(SO4)3++3H2O + 3CaCO3 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 3CO2↑ 降低 趁熱過濾 用80℃~90℃的蒸餾水洗滌2~3次

【解析】

根據流程中發生的化學反應，應用混合物分離提純的方法，逐步分析回答問題。

(1)酸浸主要反應中，錳從+4降至+2價，被還原；鐵從+2升至+3價、硫從－1升至+6價，被氧化。使用過量的硫酸，可使軟錳礦充分反應，提高錳元素的浸出率；多余的硫酸可抑制Mn2+、Fe3+水解，防止Mn2+生成沉淀而損失。

(2)過濾I所得濾液中Fe3+水解Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，中和時加入的CaCO3與H+反應CaCO3+2H+＝Ca2++CO2↑+H2O，水解平衡右移Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀，總反應的化學方程式為Fe2(SO4)3+3H2O + 3CaCO3 = 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 3CO2↑。若CaCO3用量過大，部分Mn2+水解轉化成Mn(OH)2沉淀混入濾渣II，使MnSO4·H2O產量降低。

(3)據溶解度曲線圖，要從過濾Ⅱ所得MnSO4溶液中獲得較高純度的MnSO4·H2O晶體，應在80 ℃~90 ℃之間進行蒸發結晶、趁熱過濾，再用80℃~90℃的蒸餾水洗滌MnSO4·H2O晶體2~3次，最后真空干燥。