Question

【題目】四氧化三錳（Mn3O4）廣泛應用于生產軟磁材料、催化材料制備領域。一種以低品位錳礦（含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2）為原料生產Mn3O4的工藝流程如圖：

已知：(NH4)2SO4NH3↑+NH4HSO4

回答下列問題：

(1)MnOOH中Mn的化合價為___。

(2) “溶浸”中H2O2的作用是___。

(3) “濾渣2”的主要成分有___。

(4) “母液”溶質的主要成分是___，循環利用該物質的方案是___。

(5)氧化”時，將固體加入水中，70℃水浴加熱，通空氣氧化，將固體全部轉化為Mn3O4。Mn(OH)2生成Mn3O4的化學方程式為___。反應后溶液pH___（填“增大”、“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】+3 將+3價Mn元素還原成Mn2+ Fe(OH)3、Al(OH)3 (NH4)2SO4 加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環到沉錳和溶浸中，或加H2SO4生成NH4HSO4循環到溶浸中 6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O 減小

【解析】

錳礦粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)加NH4HSO4、H2O2溶浸，MnCO3、Mn2O3、MnOOH轉化為Mn2+，Fe2O3、Al2O3轉化為Fe2+、Al3+，SiO2不溶而成濾渣1；加入Mn(OH)2調pH=5，此時Fe3+、Al3+轉化為Fe(OH)3、Al(OH)3，成為濾渣2的成分；加入氨水沉錳，此時錳轉化為Mn(OH)2、Mn2(OH)2SO4，通空氣氧化，70℃水浴加熱，即得Mn3O4。

(1)MnOOH中O顯-2價，H顯+1價，依據化合價的代數為0，可求出Mn的化合價為+3。答案為：+3；

(2) “溶浸”中，有一部分Mn由+3價降為+2價，所以H2O2的作用是將+3價Mn元素還原成Mn2+。答案為：將+3價Mn元素還原成Mn2+；

(3) 由以上分析知，“濾渣2”的主要成分有Fe(OH)3、Al(OH)3。答案為：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4) 由以上分析知，“母液”溶質的主要成分是(NH4)2SO4，循環利用該物質的方案是加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環到沉錳和溶浸中，或加H2SO4生成NH4HSO4循環到溶浸中。答案為：(NH4)2SO4；加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環到沉錳和溶浸中，或加H2SO4生成NH4HSO4循環到溶浸中；

(5)氧化”時，Mn(OH)2利用70℃水浴加熱，通空氣氧化，生成Mn3O4，化學方程式為6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O。Mn(OH)2呈堿性，Mn3O4難溶于水，所以反應后溶液pH減小。答案為：6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O；減小。