题目内容
【题目】磁性材料产业是21世纪各国竞相发展的高科技支柱产业之一，作为信息产业和机电工业的重要基础功能材料，磁性材料广泛用于电子信息、军事技术等领域。碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上以软锰矿(主要成分为MnO2)和黄铁矿(主要成分为FeS2)为主要原料制备碳酸锰的主要工艺流程如下：
已知：几种金属离子沉淀的pH如下表。
Fe2＋ | Fe3＋ | Cu2＋ | Mn2＋ | |
开始沉淀的pH | 7.5 | 3.2 | 5.2 | 8.8 |
完全沉淀的pH | 9.2 | 3.7 | 7.8 | 10. 4 |
回答下列问题：
（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，采取的措施不合理的有________。
A．搅拌 B．适当升高温度 C．研磨矿石 D．加入足量的蒸馏水
（2）溶浸过程中主要产生的金属阳离子为Fe3＋、Mn2＋，浸取后的溶液中含有少量Fe2＋、Cu2＋、Ca2＋，则在加入石灰调节溶液的pH从而使铁元素被完全沉淀前，加入适量的软锰矿，其发生反应的离子方程式为____________________，加入石灰调节溶液pH的范围为____________________。
（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu2＋、Ca2＋等杂质，故滤渣主要是________(填化学式)和CaF2。若测得滤液中c(F－)为0.01mol·L－1，则滤液中残留c(Ca2＋)为________mol·L－1[已知：Ksp(CaF2)＝1.46×10－10]。
（4）有人认为净化工序中使用NaF会引起污染，建议用(NH4)2CO3代替NaF，但是用(NH4)2CO3代替NaF的缺点是______________________________________。
（5）下图为黄铁矿的质量分数对锰浸出率的影响，仅据图中信息，黄铁矿的质量分数应保持在________％左右。
【答案】D MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O 3.7~5.2 CuS 1.46×10－6 会使Mn2＋沉淀进入滤渣，降低碳酸锰的产率 40
【解析】
由流程可知软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液，调节溶液pH，使铁离子全部沉淀，过滤得到浸出液中主要含有Cu2＋、Ca2＋等杂质，加入硫化钠和氟化钠，除去Cu2＋、Ca2＋过滤，在滤液中加入碳酸氢铵和氨水过滤得到混合溶液加热赶出氨气结晶析出得到硫酸铵，滤渣为碳酸锰，通过洗涤、烘干得到硫酸锰晶体。
（1）升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解，所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：适当升高温度，搅拌，研磨矿石，采取的措施不合理的为D；
（2）加入适量的软锰矿，为了将亚铁离子氧化为铁离子，便于沉淀而除去，其发生反应的离子方程式为 MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O； 由表中数据可知三价铁离子完全的沉淀的pH为3.7，铜离子开始沉淀的pH为5.2，所以加入石灰调节溶液的pH的范围为3.7～5.2；
（3）滤渣主要是CuS和CaF2，若测得滤液中c(F－)为0.01mol·L－1，则滤液中残留c(Ca2＋)为Ksp(CaF2)÷c2(F－)=1.46×10－10÷(0.01)2=1.46×10－6 mol·L－1；
（4）碳酸锰难溶，用(NH4)2CO3代替NaF的缺点是会使Mn2＋沉淀进入滤渣，降低碳酸锰的产率；
（5）由图可读出，黄铁矿的质量分数应保持在40％左右.
