Question

【題目】高純硫酸錳作為合成鎳鈷錳三元正極材料的原料，工業(yè)上可由天然二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制備，工藝如圖所示�；卮鹣铝袉栴}：

相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.1mol·L1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+	Zn2+	Ni2+
開始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）“濾渣1”含有S和___；在稀硫酸“溶浸”中二氧化錳與硫化錳發(fā)生氧化還原反應(yīng)，還原劑是__，寫出化學(xué)方程式___。

（2）“氧化”中添加適量的MnO2的作用是__。

（3）“調(diào)pH”除鐵和鋁，溶液的pH范圍應(yīng)調(diào)節(jié)為__～6之間。

（4）“除雜1”的目的是除去Zn2+和Ni2+，“濾渣3”的主要成分是__。

（5）“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2+。若溶液酸度過高，Mg2+沉淀不完全，原因是__。

（6）寫出“沉錳”的離子方程式__。

（7）工業(yè)上常用NH4HCO3做金屬離子的沉淀劑，而不用Na2CO3或NaHCO3，其優(yōu)點是NH4HCO3溶解度大，容易洗滌，過量時受熱易分解，便于分離除去。寫出分解的化學(xué)方程式__

Answer 1

【答案】SiO2（不溶性硅酸鹽） MnS MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.7 NiS和ZnS F-與H+結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2Mg2++2F-平衡向右移動 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O

【解析】

根據(jù)流程：二氧化錳粉與硫化錳礦(還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)在硫酸中酸浸，主要的反應(yīng)為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，SiO2不溶于硫酸，過濾，濾渣1含有S和SiO2，濾液含有Mn2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Zn2＋、Ni2＋，加入MnO2將Fe2＋氧化為Fe3＋，加入氨水調(diào)節(jié)pH在4.7～6之間，除去Fe3＋、Al3＋，濾渣2為Fe(OH)3、Al(OH)3，濾液中加入Na2S除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是NiS和ZnS，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2＋，濾渣4為MgF2，濾液主要含有Mn2＋，加入碳酸氫銨發(fā)生反應(yīng)：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，用硫酸溶解碳酸錳得到產(chǎn)品硫酸錳，據(jù)此分析作答。

(1)Si元素以SiO2(不溶性硅酸鹽)的形式存在，SiO2(不溶性硅酸鹽)不溶于硫酸，“溶浸”中二氧化錳與硫化錳反應(yīng)為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，MnS為還原劑，濾渣1含有S和SiO2(不溶性硅酸鹽)；

故答案為：SiO2(不溶性硅酸鹽)；MnS ；MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；

(2)“氧化”中添加適量的MnO2的作用是將Fe2＋氧化為Fe3＋；故答案為：將Fe2＋氧化為Fe3＋；

(3)根據(jù)分析，調(diào)節(jié)pH的目的是除去Fe3＋、Al3＋，但不沉淀Mn2＋、Mg2＋、Zn2＋、Ni2＋，根據(jù)表pH的范圍為4.7～6；故答案為：4.7；

(4)加入Na2S除去Zn2＋和Ni2＋，“濾渣3”的主要成分是NiS和ZnS；故答案為：NiS和ZnS；

(5)“除雜2”的目的是生成MgF2沉淀除去Mg2＋，若溶液酸度過高，Mg2＋沉淀不完全，因為F與H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2Mg2＋＋2F平衡向右移動；故答案為：F與H＋結(jié)合形成弱電解質(zhì)HF，MgF2Mg2＋＋2F平衡向右移動；

(6)根據(jù)分析和流程，沉錳的反應(yīng)為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；故答案為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

(7)NH4HCO3分解的化學(xué)方程式為：NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O；故答案為：NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。