Question

【題目】工業上以碳酸錳礦（主要成分為MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等雜質）為主要原料生產錳酸鋰（LiMn2O4）的工藝流程如下：

已知：部分離子沉淀的pH值。

離子	開始沉淀的pH值	沉淀完全時的pH值
Mn2+	8.8	10.8
Fe2+	7.5	9.5
Fe3+	2.2	3.5

（1） 為了提高碳酸錳礦浸岀的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：①適當升高溫度；②攪拌；③_____等。

（2） 氧化時發生的離子方程式：_________。

（3） 加入CaO“除鐵”的原理是____________。

（4） 加入MnF2為了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，則Ca2＋的濃度為________mol·L－1[常溫時，Ksp（CaF2）＝2.7×10－11]。

（5） “鋰化”是將MnO2和Li2CO3按4∶1的物質的量比配料，球磨3～5 h，然后升溫至600～750 ℃，保溫24 h，自然冷卻至室溫得產品。升溫到515 ℃時，開始有CO2產生，比預計碳酸鋰的分解溫度（723 ℃）低得多。可能的原因是________。

Answer 1

【答案】適當增加硫酸溶液的濃度 MnO4- + 5Fe2++8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 氧化鈣調節pH，促進三價鐵完全水解 3×10-6 二氧化錳作催化劑，加快碳酸鋰分解。

【解析】

(1) 提高碳酸錳礦浸岀的速率，可通過將礦石粉碎，以增大接觸面積，也可通過升高溫度、增大硫酸濃度、攪拌來實現。

(2) 因為Fe2+沉淀完全時，Mn2+也會生成沉淀，應將Fe2+轉化為Fe3+，所以高錳酸鉀與Fe2+發生氧化還原反應生成Fe3+，自身被還原為Mn2+。

(3) 用CaO除Fe3+，需控制用量，以防Mn2+生成沉淀。

(4) 利用溶度積常數進行計算。

(5) 只能從MnO2尋找解釋。

（1） 為了提高碳酸錳礦浸岀的速率，在“酸浸”時可采取的措施有：①適當升高溫度；②攪拌；③適當增加硫酸溶液的濃度等；

答案：適當增加硫酸溶液的濃度。

（2） 氧化時發生的離子方程式：MnO4- + 5Fe2++8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O；

答案：MnO4- + 5Fe2++8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O。

（3）Fe3+常通過調節溶液的pH在8.8以下，將其轉化為Fe(OH)3沉淀。所以加入CaO“除鐵”的原理是氧化鈣調節pH值，促進三價鐵完全水解；

答案：氧化鈣調節pH值，促進三價鐵完全水解。

（4） 加入MnF2為了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，則Ca2＋的濃度為mol·L－1；

答案：3×10-6。

（5） “鋰化”是將MnO2和Li2CO3按4∶1的物質的量比配料，球磨3～5 h，然后升溫至600～750 ℃，保溫24 h，自然冷卻至室溫得產品。升溫到515 ℃時，開始有CO2產生，比預計碳酸鋰的分解溫度（723 ℃）低得多。可能的原因是二氧化錳作催化劑，加快碳酸鋰分解；

答案：二氧化錳作催化劑，加快碳酸鋰分解。