Question

【題目】工業以軟錳礦(主要成分是 MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質)為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業流程如下：

已知:25℃時,部分金屬陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH 如下表所示。

金屬陽離子	Fe3+	Fe2+	Mn2+
開始沉淀的pH	2.7	7.6	8.3
完全沉淀的pH	3.7	9.7	9.8

(1)“浸錳”過程中 Fe2O3與SO2反應的離子方程式為 Fe2O3+SO2+2H+ =2Fe2++SO42-+H2O，該反應是經歷以下兩步反應實現的。

寫出ⅱ的離子方程式：_______________________。

ⅰ：Fe2O3+6H+ =2Fe3++3H2O ⅱ：……

(2)過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為_________ (填離子符號)。

(3)寫出“氧化”過程中MnO2 與Fe 2+反應的離子方程式：___________。

(4)“浸錳”反應中往往有副產物 MnS2O6生成,溫度對“浸錳”反應的影響如圖所示，為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是；_____濾渣Ⅱ的成分是______ (寫化學式)；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3 溶液時溫度不宜太高的原因是______________。

(5)加入NH4HCO3溶液后,生成 MnCO3沉淀,同時還有氣體生成,寫出反應的離子方程式：__________________ 。

(6)生成的 MnCO3沉淀需經充分洗滌，檢驗洗滌是否完全的方法是_______________。

Answer 1

【答案】 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42- +4H+ Mn2+ 、Fe2+ MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O 90℃ Fe(OH)3、MnO2 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率 Mn2+ +2HCO3 - =MnCO3↓+CO2↑+H2O 取最后一次洗液1~2mL于試管,滴加鹽酸酸化的 BaCl2溶液，若無白沉淀產生，則洗滌干凈 (注:通過檢驗銨根離子,且方法正確也給分)

【解析】（1）根據總反應，Fe元素化合價由+3→+2，S元素化合價由+4→+6，所以ⅱ：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42- +4H+。

（2）軟錳礦主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質，“浸錳”過程在酸性條件通入過量SO2，發生氧化還原反應，只有SiO2不溶解，濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為Mn2+和Fe2+。

（3）濾液I顯酸性，加入過量MnO2將Fe2+氧化成Fe2+，反應的離子方程式為：MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O。

（4）由圖7可看出，溫度90℃~120℃時副產物 MnS2O6的生成率很低，錳的浸出率很高，并且該溫度范圍內副產物生成率和錳的浸出率變化不大，所以沒必要選擇更高溫度，“浸錳”的適宜溫度是90℃；“氧化”之后調節pH為3.7，Fe3+全部變成Fe(OH)3沉淀，又因為MnO2過量，所以濾渣Ⅱ的成分是Fe(OH)3和MnO2；制備高純碳酸錳的原理是碳酸根和錳離子之間反應生成碳酸錳的過程，而溫度過高NH4HCO3會分解，防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率故向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3 溶液時溫度不宜太高。

（5）根據題意HCO3-與Mn2+反應，生成MnCO3、CO2和水，反應的離子方程式為：Mn2+ +2HCO3 - =MnCO3↓+CO2↑+H2O。

（6）生成的MnCO3沉淀會附著SO42-和NH4+，取最后一次洗滌液，滴加酸化的BaCl2溶液，無沉淀生成，說明已洗凈，反之則表明未洗干凈。（也可以用加濃NaOH溶液加熱的方法檢驗NH4+）