Question

【題目】以軟錳礦(主要成分為MnO2，還含有少量的Fe2O3、FeO、Al2O3和SiO2)為原料制備馬日夫鹽[Mn(H2PO4)2·2H2O(磷酸二氫錳)]的主要工藝流程如圖：

（1）用MnO2“氧化”時發生反應的離子方程式為__________________________________。

（2）如何檢驗“沉錳”己完成_____________________________________________________。

（3）鐵離子的萃取率與接觸時間和溶液的pH之間的關系如圖1、2所示，則應選擇的接觸時間為_______；pH>1.7，鐵離子的萃取率急劇下降的原因可能為____________________。

（4）結合圖3的溶解度曲線，請補充完整由浸錳得到的溶液制備MnSO4·H2O的實驗方案：邊攪拌邊向溶液中滴加適量的雙氧水，再向濾液中加入MnCO3粉末調節溶液的pH范圍為_________，過濾洗滌，將濾液與洗滌液合并，控制溫度在80℃～90℃之間蒸發濃縮、______________，(填操作名稱)得到MnSO4·H2O，用80℃～90℃的蒸餾水洗滌2～3次，放在真空干燥箱中低溫干燥。[已知該溶液中pH=7.8時Mn(OH)2開始沉淀：pH=5.0時Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全，pH=8．8時Fe(OH)2沉淀完全]。

Answer 1

【答案】2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O 在上層清液中繼續滴加Na2CO3溶液，若無沉淀生成則說明沉錳已經完成 60min pH>1.7時鐵離子水解生成Fe(OH)3沉淀 5.0≤pH<7.8 趁熱過濾

【解析】

軟錳礦(主要成分為MnO2，還含有少量的Fe2O3、FeO、Al2O3和SiO2)用硫酸和二氧化硫進行酸溶轉化為Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ SO42-，過濾后得到的濾液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ SO42-，由于SiO2不與硫酸反應，則濾渣1主要含有SiO2，向濾液中加入二氧化錳，主要作用是將濾液中的二價鐵離子氧化為三價鐵離子，二氧化錳自身轉變為錳離子，方便雜質離子除去，再向濾液中加入有機萃取劑，將濾液中的三價鐵離子轉到有機萃取劑中，此時濾液中還有Al3+、Mn2+ SO42-，為確保三價鐵離子除干凈，同時把鋁離子除凈，但又不能減少濾液中錳離子的量，將調節溶液PH值調節為5到7.8之間，可將濾液中可能殘留的三價鐵和鋁離子，全部轉化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀。再加入碳酸鈉，將錳離子轉變為碳酸錳沉淀，再用磷酸溶解，最后得到馬日夫鹽。

（1）“氧化”時酸性溶液中二氧化錳與亞鐵離子反應生成三價鐵離子，離子方程式為2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；

答案為：2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；

（2）若錳離子全部沉淀，那么溶液中再加入碳酸鈉就不會產生沉淀，因此檢驗方法為在上層清液中繼續滴加Na2CO3溶液，若無沉淀生成則說明沉錳已經完成；

答案為：取沉淀后的上層清液中繼續滴加Na2CO3溶液，若無沉淀生成則說明沉錳已經完成；

（3）如圖一所示，當接觸60分鐘時，萃取率達到最大，當pH>1.7時，Fe3+會發生水解轉化為氫氧化鐵沉淀，導致鐵離子萃取率降低；

答案為：60min；pH>1.7時鐵離子水解生成Fe(OH)3沉淀；

（4）實驗目的是制備MnSO4·H2O，要將雜質離子處理干凈，當PH=5時鐵離子完全沉淀，結合已知條件溶液中pH=7.8時Mn(OH)2開始沉淀，溶液中錳離子的量就會減少，因此溶液的PH控制在5到7.8之間，雜質離子最少，溶液中錳離子的含量最高；根據圖三所示，當溶液中溫度為23.9℃左右，MnSO4·H2O的溶液度最大，溫度越高，MnSO4·H2O晶體析出越多，趁熱過濾得到的產品的產率最高；

答案為：5．0≤pH<7．8；趁熱過濾。