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(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________________。

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

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

（4）結(jié)合圖3的溶解度曲線，請(qǐng)補(bǔ)充完整由浸錳得到的溶液制備MnSO4·H2O的實(shí)驗(yàn)方案：邊攪拌邊向溶液中滴加適量的雙氧水，再向?yàn)V液中加入MnCO3粉末調(diào)節(jié)溶液的pH范圍為_________，過(guò)濾洗滌，將濾液與洗滌液合并，控制溫度在80℃～90℃之間蒸發(fā)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(shí)Mn(OH)2開(kāi)始沉淀：pH=5.0時(shí)Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全，pH=8．8時(shí)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(xù)滴加Na2CO3溶液，若無(wú)沉淀生成則說(shuō)明沉錳已經(jīng)完成 60min pH>1.7時(shí)鐵離子水解生成Fe(OH)3沉淀 5.0≤pH<7.8 趁熱過(guò)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(jìn)行酸溶轉(zhuǎn)化為Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ SO42-，過(guò)濾后得到的濾液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ SO42-，由于SiO2不與硫酸反應(yīng)，則濾渣1主要含有SiO2，向?yàn)V液中加入二氧化錳，主要作用是將濾液中的二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，二氧化錳自身轉(zhuǎn)變?yōu)殄i離子，方便雜質(zhì)離子除去，再向?yàn)V液中加入有機(jī)萃取劑，將濾液中的三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)到有機(jī)萃取劑中，此時(shí)濾液中還有Al3+、Mn2+ SO42-，為確保三價(jià)鐵離子除干凈，同時(shí)把鋁離子除凈，但又不能減少濾液中錳離子的量，將調(diào)節(jié)溶液PH值調(diào)節(jié)為5到7.8之間，可將濾液中可能殘留的三價(jià)鐵和鋁離子，全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀。再加入碳酸鈉，將錳離子轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓徨i沉淀，再用磷酸溶解，最后得到馬日夫鹽。

（1）“氧化”時(shí)酸性溶液中二氧化錳與亞鐵離子反應(yīng)生成三價(jià)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(huì)產(chǎn)生沉淀，因此檢驗(yàn)方法為在上層清液中繼續(xù)滴加Na2CO3溶液，若無(wú)沉淀生成則說(shuō)明沉錳已經(jīng)完成；

答案為：取沉淀后的上層清液中繼續(xù)滴加Na2CO3溶液，若無(wú)沉淀生成則說(shuō)明沉錳已經(jīng)完成；

（3）如圖一所示，當(dāng)接觸60分鐘時(shí)，萃取率達(dá)到最大，當(dāng)pH>1.7時(shí)，Fe3+會(huì)發(fā)生水解轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，導(dǎo)致鐵離子萃取率降低；

答案為：60min；pH>1.7時(shí)鐵離子水解生成Fe(OH)3沉淀；

（4）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽?/span>MnSO4·H2O，要將雜質(zhì)離子處理干凈，當(dāng)PH=5時(shí)鐵離子完全沉淀，結(jié)合已知條件溶液中pH=7.8時(shí)Mn(OH)2開(kāi)始沉淀，溶液中錳離子的量就會(huì)減少，因此溶液的PH控制在5到7.8之間，雜質(zhì)離子最少，溶液中錳離子的含量最高；根據(jù)圖三所示，當(dāng)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(guò)濾得到的產(chǎn)品的產(chǎn)率最高；

答案為：5．0≤pH<7．8；趁熱過(guò)濾。