题目内容
(16分)工业上可用软锰矿(主要成分是MnO2)和黄铁矿(主要成分是FeS2)为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下:
回答下列问题:
(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出率,可以采取的措施有(写一条) 。
(2)除铁工序中,在加入石灰调节溶液的pH前,加入适量的软锰矿,其作用是:
。
(3)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)="0.01" mol?L-1,滤液中残留的c(Ca2+)= 〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕,
(4)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol?L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是 。
(5)沉锰工序中有CO2生成,则生成MnCO3的离子方程式是 。
(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是 。
副产品A的化学式是 。
回答下列问题:
(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出率,可以采取的措施有(写一条) 。
(2)除铁工序中,在加入石灰调节溶液的pH前,加入适量的软锰矿,其作用是:
。
(3)净化工序的目的是除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质。若测得滤液中c(F-)="0.01" mol?L-1,滤液中残留的c(Ca2+)= 〔已知:Ksp(CaF2)=1.46×10-10〕,
(4)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol?L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是 。
(5)沉锰工序中有CO2生成,则生成MnCO3的离子方程式是 。
(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3的操作方法是 。
副产品A的化学式是 。
32.(16分) (1)搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度(答一条,2分)
(2)使残余的Fe2+转化为Fe3+(2分)
(3)1.46×10-6 mol?L-1 (2分)
(4)pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高(2分)
(5)Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O(3分)
(6)过滤、洗涤、干燥。(3分) (NH4)2SO4(2分)
(2)使残余的Fe2+转化为Fe3+(2分)
(3)1.46×10-6 mol?L-1 (2分)
(4)pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高(2分)
(5)Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O(3分)
(6)过滤、洗涤、干燥。(3分) (NH4)2SO4(2分)
试题分析: (1)提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等,任选一条。
(2)主要成分是FeS2 的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子,因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去,所以需要加入氧化剂软锰矿把Fe2+氧化为Fe3+,在加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀。
(3)由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+ 杂质,因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质可分别使用(NH4)2S和NH4F,生成CuS、CaF沉淀除去。根据已知氟化钙的溶度积和c(F-),可求c(Ca2+)= Ksp(CaF2)/ c2(F-)=1.46×10-6 mol?L-1 。
(4)从沉锰的图像可以看出,在已给的几个pH值条件下,pH越大得到的MnCO3的产率越高,且需要的时间越短,且在pH=7时,有更好的效果,因此结论是pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高。
(5)沉锰工序的溶液中有Mn2+,加入碳酸氢铵,Mn2+会与HCO3-电离产生的CO32-结合成难溶的沉淀MnCO3 ,从而促进HCO3-进一步电离产生H+,一部分HCO3-又与电离得到的H+反应生成气体CO2,因此整个反应可以表达成Mn2++2HCO3- = MnCO3↓+CO2↑+H2O。
(6)从沉锰工序中得到纯净MnCO3,只需将沉淀析出的MnCO3 过滤、洗涤、干燥即可。得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应,因此可以制的副产品 (NH4)2SO4 。
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