Question

【題目】工業上采用氯化銨熔燒菱錳礦制備高純碳酸錳的流程如圖所示：

已知：①菱錳礦的主要成分是MnCO3，其余為Fe、Ca、Mg、Al等元素。②部分陽離子沉淀時溶液的pH；

離子	Al3+	Fe3+	Ca2+	Mn2+	Mg2+
開始沉淀的pH	4.1	2.2	10.6	8.1	9.1
沉淀完全的pH	4.7	3.2	13.1	10.1	11.1

③焙燒過程中主要反應為MnCO3+2NH4C1MCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O

（1）合1、2、3，分析焙燒過程中最佳的焙燒溫度、焙燒時間、c(NH4C1)/c(菱錳礦粉)分別為______、______、______。

（2）對浸出液凈化除雜時，需先加入MnO2，作用是______，再調節溶液pH的最大范圍為______，將Fe3+和Al3+變為沉淀面除去，然后加人NH4F將Ca2+、Mg2+變為氧化物沉淀除去。

（3）”碳化結品”步驟中，加入碳酸氫銨時反應的離子方程式為______。

（4）上述流程中可循環使用的物質是______（填化學式）。

（5）現用滴定法測定產品中錳的含量。實驗步驟：稱取4.000g試樣，向其中加入稍過量的磷酸和硝酸，加熱使產品中MnO2完全轉化為[Mn（PO4）2]3-（其中NO3-轉化為NO2-）；加入稍過量的硫酸，發生反應NO2-+NH4+=N2↑+2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500molL-1硫酸亞鐵銨溶液，發生的反應為[Mn（PO4）2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2PO43-；用5.00mL0.500molL-1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去過量的Fe2+。

①酸性K2Cr2O7溶液與Fe2+反應的離子方程式為______。

②試樣中錳的質量分數為______。

Answer 1

【答案】500℃ 60min 1.10 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.7≤pH<9.1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O NH4Cl 6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 20.625%

【解析】

（1）結合三幅圖像，浸出率達到一定高度后再該變量時變化不明顯時的臨界點；

（2）為了通過調節pH使溶液中的鐵變為沉淀，則需要把亞鐵離子氧化為鐵離子；為了完全使溶液中的Fe3+、Al3+變為沉淀，而不影響Ca2+、Mg2+，則pH應大于等于4.7，小于9.1；

（3）凈化除雜后溶液中的錳離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸錳沉淀、二氧化碳氣體與水；

（4）通過流程可知，可以循環利用的物質為氯化銨；

（5）①酸性K2Cr2O7溶液中的Cr為+6價，反應中變為+3價，亞鐵離子變為+3價，反應的離子反應式：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；②加熱的硫酸亞鐵銨中的亞鐵離子分兩部分，與[Mn(PO4)2]3－和K2Cr2O7反應，n（Fe2+）：n（Cr2O72-）=6：1，n1（Fe2+）=6×0.5mol/L×0.005L=0.015mol，n2（Fe2+）：n（[Mn(PO4)2]3－）=1：1，n2（Fe2+）= n（[Mn(PO4)2]3－）=0.500mol/L×0.060L-0.015mol=0.015mol，根據Mn原子守恒，則m（Mn）=0.015mol×55g/mol=0.825g，質量分數=0.825/4=0.20625=20.625%；

（1）結合三幅圖像，浸出率達到一定高度后再該變量時變化不明顯時的臨界點，則焙燒溫度為500℃，焙燒時間為60min，的值為1.10；

（2）為了通過調節pH使溶液中的鐵變為沉淀，則需要把亞鐵離子氧化為鐵離子；為了完全使溶液中的Fe3+、Al3+變為沉淀，而不影響Ca2+、Mg2+，則pH應大于等于4.7，小于9.1，答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；4.7≤pH<9.1；

（3）凈化除雜后溶液中的錳離子與碳酸氫根離子反應生成碳酸錳沉淀、二氧化碳氣體與水，反應的離子方程式為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

（4）通過流程可知，可以循環利用的物質為氯化銨，答案為：NH4Cl；

（5）①酸性K2Cr2O7溶液中的Cr為+6價，反應中變為+3價，亞鐵離子變為+3價，反應的離子反應式：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；②加熱的硫酸亞鐵銨中的亞鐵離子分兩部分，與[Mn(PO4)2]3－和K2Cr2O7反應，n（Fe2+）：n（Cr2O72-）=6：1，n1（Fe2+）=6×0.5mol/L×0.005L=0.015mol，n2（Fe2+）：n（[Mn(PO4)2]3－）=1：1，n2（Fe2+）= n（[Mn(PO4)2]3－）=0.500mol/L×0.060L-0.015mol=0.015mol，根據Mn原子守恒，則m（Mn）=0.015mol×55g/mol=0.825g，質量分數=0.825/4=0.20625=20.625%；