Question

10．一種以軟錳礦（主要成分是MnO₂）和黃鐵礦（主要成分是FeS₂）為原料制取硫磺酸錳的工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）浸取前需將軟錳礦和黃鐵礦進(jìn)行粉碎，其目的是增大接觸面積，加快浸取速率．
（2）浸取過程中生成硫酸鐵和硫酸錳的化學(xué)方程式為2FeS₂+15MnO₂+14H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+15MnSO₄+14H₂O．
（3）加入CaCO₃發(fā)生的反應(yīng)之一為CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=3.0×10^-4[已知K_sp（CaCO₃）=2.7×10^-3，K_sp（CaSO₄）=9.0×10^-6]，該工藝中有大量硫酸鈣沉淀生成，是因?yàn)槿芤褐辛蛩岣x子濃度大，CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-，有利于向生成硫酸鈣的方向移動．
（4）為提高步驟Ⅵ中錳的回收率，可采取的措施是母液回收加入Ⅲ中循環(huán)利用．

Answer 1

分析 軟錳礦加入硫酸和黃鐵礦浸取反應(yīng)過濾Ⅰ得到濾渣為不溶物質(zhì)，濾液為硫酸鐵、硫酸錳的混合溶液，加入碳酸鈣中和凈化，過濾2得到溶液主要為硫酸錳溶液，濃縮結(jié)晶過濾得到硫酸錳結(jié)晶，
（1）浸取前需將軟錳礦和黃鐵礦進(jìn)行粉碎是增大接觸面積加快浸取速率；
（2）浸取過程中生成硫酸鐵和硫酸錳，凈化氧化還原反的應(yīng)電子守恒和原子守恒配平得到反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$×$\frac{c（C{a}^{2+}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CaC{O}_{3}）}{Ksp（CaS{O}_{4}）}$；溶液中硫酸根離子濃度增大硫酸鈣微溶分析；
（4）母液回收循環(huán)利用．

解答 解：軟錳礦加入硫酸和黃鐵礦浸取反應(yīng)過濾Ⅰ得到濾渣為不溶物質(zhì)，濾液為硫酸鐵、硫酸錳的混合溶液，加入碳酸鈣中和凈化，過濾2得到溶液主要為硫酸錳溶液，濃縮結(jié)晶過濾得到硫酸錳結(jié)晶，
（1）浸取前需將軟錳礦和黃鐵礦進(jìn)行粉碎是增大接觸面積加快浸取速率，浸取前需將軟錳礦和黃鐵礦進(jìn)行粉碎，其目的是增大接觸面積，加快浸取速率，
故答案為：增大接觸面積，加快浸取速率；
（2）浸取過程中生成硫酸鐵和硫酸錳，凈化氧化還原反的應(yīng)電子守恒和原子守恒配平得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2FeS₂+15MnO₂+14H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+15MnSO₄+14H₂O，
故答案為：2FeS₂+15MnO₂+14H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+15MnSO₄+14H₂O；
（3）CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{c（C{{O}_{3}}^{2-}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$×$\frac{c（C{a}^{2+}）}{c（C{a}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CaC{O}_{3}）}{Ksp（CaS{O}_{4}）}$=$\frac{2.7×1{0}^{-3}}{9.0×1{0}^{-6}}$=3.0×10^-4；溶液中硫酸根離子濃度增大硫酸鈣微溶分析可知，溶液中硫酸根離子濃度大，CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-，有利于向生成硫酸鈣的方向移動，
故答案為：3.0×10^-4；溶液中硫酸根離子濃度大，CaCO₃+SO₄^2-?CaSO₄+CO₃^2-，有利于向生成硫酸鈣的方向移動；
（4）為提高步驟Ⅵ中錳的回收率，可采取的措施是：母液回收加入Ⅲ中循環(huán)利用，
故答案為：母液回收加入Ⅲ中循環(huán)利用．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)分離提純的過程分析判斷、主要是雜質(zhì)離子除去方法和試劑選擇、溶度積常數(shù)計算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．