Question

碳酸錳，俗稱“錳白”，是生產(chǎn)電訊器材軟磁鐵氧體的原料，也是制備Mn₂O₃、MnO₂等錳的氧化物的重要原料，工業(yè)上有廣泛的用途．工業(yè)上以軟錳礦（主要成分MnO₂）和黃鐵礦（主要成分FeS₂）為主要原料制備碳酸錳（MnCO₃難溶，分解溫度較高）的一種工藝流程如圖：

已知：幾種金屬離子沉淀的pH如表

	Fe2+	Fe3+	Cu2+	Mn2+
開始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.7	3.7	7.8	10.4

回答下列問題：（1）為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有（　　）
A．適當(dāng)升高溫度 B．?dāng)嚢?C．研磨礦石 D．加入足量的蒸餾水
（2）溶浸過程中發(fā)生的主要反應(yīng)如下，請完成并配平該反應(yīng)的離子方程式．2FeS₂+15MnO₂+____________=______Fe³⁺+____________+____________+______SO₄^2-
（3）除鐵工序中，先加入適量的軟錳礦，其作用是，再加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍為______．
（4）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等雜質(zhì)．若測得濾液中c（F^-）=0.01 mol?Lˉ¹ ，濾液中殘留c（Ca²⁺）=______mol?L^-1．[已知：K_sp（CaF₂）=1.46×10ˉ¹⁰]
（5）沉錳工序中，298K、c（Mn²⁺）為1.05 mol?Lˉ¹時，實(shí)驗(yàn)測得MnCO₃的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時間關(guān)系如圖．對比不同反應(yīng)條件下的曲線，僅據(jù)圖中信息，你能獲得的結(jié)論是______
（6）副產(chǎn)品的主要成分______．

Answer 1

（1）升高溫度、攪拌、減小固體的顆粒等均能加速固體的溶解，所以為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：適當(dāng)升高溫度，攪拌，研磨礦石，故答案為：ABC；
（2）FeS₂與MnO₂反應(yīng)后生成Fe³⁺、Mn²⁺和SO₄^2-，1molFeS₂失去15mol電子，1molMnO₂得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)eS₂的計量數(shù)為2，MnO₂的計量數(shù)為15，則生成的Fe³⁺計量數(shù)為2，SO₄^2-的計量數(shù)為4，Mn²⁺的計量數(shù)為15，根據(jù)電荷守恒可知反應(yīng)物中有H⁺，根據(jù)原子守恒可知生成物有H₂O；所以離子方程式配平為：
2Fe²⁺+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄²，
故答案為：2；15；28；H⁺；2；14；H₂O、15；Mn²⁺；4；
（3）由表中數(shù)據(jù)可知三價鐵離子完全的沉淀的PH為3.7，銅離子開始沉淀的范圍為5.2，所以加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍為3.7～5.2，
故答案為：3.7～5.2；
（4）已知KK_sp（CaF₂））=1.46×10^-10，c（F^-）=0.01 mol?L^-1 ，則c（Ca²⁺）=c

Ksp

c2(F-)

=

1.46×10-10

0.012

=1.46×10^-6mol?L^-1，
故答案為：1.46×10^-6；
（5）根據(jù)MnCO₃的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時間關(guān)系如圖可知：pH等于7.0時反應(yīng)到達(dá)平衡所用時間最短，即反應(yīng)速率最快，且MnCO₃產(chǎn)率最高，
故答案為：pH等于7.0時反應(yīng)速率最快，且MnCO₃產(chǎn)率最高；
（6）溶浸過程中發(fā)生的反應(yīng)生成硫酸根離子，后來又加入了硫化銨、碳酸氫銨，所以產(chǎn)品中含有（NH₄）₂SO₄，故答案為：（NH₄）₂SO₄．