Question

【題目】錳的用途非常廣泛，以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷的碳酸鹽及SiO2雜質)為原料生產金屬錳的工藝流程如下：

已知25℃，部分物質的溶度積常數如下：

物質	Mn(OH)2	Co(OH)2	Ni(OH)2	Fe(OH)3	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10-13	3.0×10-16	5.0×10-16	1.1×10-36	1.0×10-11	5.0×10-22	1.0×10-22

（1）步驟Ⅰ中，為加快溶浸速率，可采取的措施是____________________（至少答兩條）

（2）步驟Ⅱ中，加氨水調節溶液的pH為5.0～6.0，則濾渣1的成分主要為______（填化學式）；已知MnO2的作用為氧化劑，“除雜1”中涉及的離子方程式為：NH3﹒H2O+H+==NH4+ +H2O、__________________、___________________。

（3）步驟Ⅲ中，所加(NH4)2S的濃度不宜過大的原因是_______________________。

（4）濾液2中，c(Co2+) ：c(Ni2+)=_______________。

（5）將質量為a㎏的碳酸錳礦經上述流程處理后得到單質Mn b kg。若每一步都進行完全，假設濾渣1為含鐵元素的純凈物，質量為c kg，則原碳酸錳礦中MnCO3的質量分數為_________（用含a、b、c的式子表達，無需化簡）。

Answer 1

【答案】 溶浸時加熱(或升高溫度)、適當增大硫酸濃度、攪拌、再減小礦粉顆粒直徑 SiO2、Fe(OH)3 2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O Fe3++3NH3﹒H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ 若(NH4)2S的濃度過大，產生MnS沉淀造成產品損失 5:1 ×100%

【解析】向碳酸錳礦(主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質)中加入硫酸，可以發生反應生成硫酸鹽，向其中就如具有氧化性的二氧化錳，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調節pH可以將氫氧化鐵沉淀下來，向濾液中加入硫化銨，可以將鎳離子、鈷離子形成硫化物沉淀下來，最后對得到的含有錳離子的鹽電解，可以得到金屬錳。

（1）攪拌固體和液體的混合物，升高溫度、增大濃度等，都可加快反應速率，所以為了提高浸取率可采取的措施有加熱或攪拌或增大硫酸濃度等，故答案為：溶浸時加熱(或升高溫度)、適當增大硫酸濃度、攪拌、再減小礦粉顆粒直徑；

（2）步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件下可將Fe2+離子氧化為Fe3+，反應的離子方程式MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，加入氨水調節pH為5.06.0，發生Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，可得到沉淀Fe(OH)3，故答案為：Fe(OH)3；2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；Fe3++3NH3﹒H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+；

（3）向濾液中滴入適量的(NH4)2S溶液，目的是除去Cu2+、Zn2+，若(NH4)2S的濃度過大，產生MnS沉淀，造成產品損失、故答案為：若(NH4)2S的濃度過大，產生MnS沉淀，造成產品損失；

(4)CoS、NiS的Ksp分別為5.0×1022、1.0×1022，加入足量(NH4)2S溶液后，生成CoS、NiS沉淀，溶液中c(Co2+):c(Ni2+)=5.0×1022:1.0×1022=5:1，故答案為：5:1；

(5)濾渣1為為Fe(OH)3，質量為ckg，則n(Fe3+)=n[Fe(OH)3]=mol，由2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O可知n(MnO2)=×mol，

將質量為a kg的碳酸錳礦經上述流程處理后得到單質Mnbkg，n(Mn)=mol，

可知n(MnCO3)=mol -×mol，m(MnCO3)=(mol -×mol)×115g/mol，

則原碳酸錳礦中MnCO3的質量分數為，故答案為：