Question

【題目】碳酸錳是制取其他含錳化合物的原料，也可用作脫硫的催化劑等。一種焙燒氯化銨和菱錳礦粉制備高純度碳酸錳的工藝流程如圖所示

已知①菱錳礦粉的主要成分是MnCO3，還有少量的Fe、Al、Ca、Mg等元素

②常溫下，相關(guān)金屬離子在濃度為0.1mol/L時形成M(OH)n沉淀的pH范圍如表

金屬離子	Al3+	Fe3+	Fe2+	Ca2+	Mn2+	Mg2+
開始沉淀的pH	3.8	1.5	6.3	10.6	8.8	9.6
沉淀完全的pH	5.2	2.8	8.3	12.6	10.8	11.6

回答下列問題：

(1)“混合研磨”的作用為_______________________

(2)“焙燒”時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________

(3)分析圖1、圖2，焙燒氯化銨、菱錳礦粉的最佳條件是_____________________________

(4)凈化除雜流程如下

①已知幾種物質(zhì)氧化能力的強弱順序為(NH4)2S2O8＞KMnO4＞MnO2＞Fe3+，則氧化劑X宜選擇__________

A．(NH4)2S2O8 B．MnO2 C．KMnO4

②調(diào)節(jié)pH時，pH可取的范圍為_________________

(5)“碳化結(jié)晶”過程中不能用碳酸銨代替碳酸氫銨，可能的原因是__________________

Answer 1

【答案】加快反應(yīng)速率 MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O 溫度為500℃，且m(MnCO3)：m(NH4Cl)=1.10 B 5.2≤pH<8.8 CO32-水解程度大于HCO3-，易生成氫氧化物沉淀

【解析】

菱錳礦的主要成分為MnCO3，加入氯化銨焙燒發(fā)生MnCO3+2NH4ClMnCl2+CO2↑+2NH3↑+H2O↑，氣體為二氧化碳和氨氣、水蒸氣，浸出液中含MnCl2、FeCl2、CaCl2、MgCl2、AlCl3等，結(jié)合表中離子的沉淀pH及信息可知，浸取液凈化除雜時加入少量MnO2氧化亞鐵離子為鐵離子，加氨水調(diào)pH，生成沉淀氫氧化鐵和氫氧化鋁，加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+，凈化液加入碳酸氫銨碳化結(jié)晶過濾得到碳酸錳，據(jù)此分析解題。

(1)“混合研磨”可增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

(2) 根據(jù)流程，菱鎂礦粉與氯化銨混合研磨后焙燒得到氨氣、二氧化碳和Mn2+，主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O；

(3) 由圖可知，錳的浸出率隨著焙燒溫度、氯化銨與菱鎂礦粉的質(zhì)量之比增大而提高，到500℃、1.10達到最高，再增大錳的浸出率變化不明顯，故氯化銨焙燒菱鎂礦的最佳條件是焙燒溫度500℃，氯化銨與菱鎂礦粉的質(zhì)量之比為1.10；

(4) 凈化過程：加入少量MnO2氧化亞鐵離子為鐵離子，加氨水調(diào)pH，生成沉淀氫氧化鐵和氫氧化鋁，加入NH4F，除去Ca2+、Mg2+；

①最合適的試劑為MnO2，氧化亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，且不引入新雜質(zhì)，故答案為B；

②調(diào)節(jié)溶液pH使Fe3+，A13+沉淀完全，同時不使Mn2+沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知調(diào)節(jié)溶液pH范圍5.2≤pH＜8.8；

(5) 碳化結(jié)晶中生成MnCO3的離子方程式為Mn2++HCO3-+NH3═MnCO3↓+NH4+，不用碳酸銨溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是碳酸銨溶液中的c(OH-)較大，會產(chǎn)生Mn(OH)2沉淀。