Question

【题目】高纯MnCO3在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：

（1）浸出时温度控制在90℃~95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是_________________，植物粉的作用是_________________。

（2）除杂过程的操作为：

①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5~5.5；

②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；

③…

操作①中使用碳酸锰调pH的优势是____________________________；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率。写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式___________。

（3）在30℃~35℃下, 将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在 6.5~7.0，得到MnCO3沉淀。温度控制35℃以下的原因是_____________；该反应的化学方程式为________；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是__________________________________。

（4）已知：室温下，Ksp(MnCO3)=1.8×10-11，Ksp(MgCO3)=2.6×10-5，当离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时，表示该离子沉淀完全。若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度。

____________

Answer 1

【答案】使软锰矿粉充分反应，提高软锰矿中锰的浸出率 作还原剂 增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等） MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑ 减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率 MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 取最后一次的洗涤滤液1～2 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净 Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)·c(CO32-)，当Mn2+沉淀完全时，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6

mol·L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4mol·L-1， Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol·L-1，所以Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度

【解析】

湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰，以此分析解答。

湿法浸出软锰矿(主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰，
(1)升温、搅拌都可以加快物质的溶解反应速率，浸出时温度控制在90℃95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率；加入植物粉是一种还原剂，
因此，本题正确答案是：使软锰矿粉充分反应，提高软锰矿中锰的浸出率；作还原剂；
(2)使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；酸性溶液中二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子，反应的离子方程式为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，
因此，本题正确答案是：增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）；MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；
(3)根据碳酸氢铵受热易分解分析，温度控制35℃以下的原因是防止碳酸氢铵分解，在30℃~35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5~7.0，得到MnCO3沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计，取最后一次的洗涤滤液1～2 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

因此，本题正确答案是：减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗涤滤液1～2 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
(4)Ksp（MnCO3）=c(Mn2+)c(CO32-)，当Mn2+沉淀完全时，c(CO32-)==1.810-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求c(Mg2+)>=14.4molL-1，Mg2+的浓度0.01 molL-1 远小于14.4molL-1，若净化液中的c(Mg2+)=10-2 mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度，
答：Ksp（MnCO3）=c(Mn2+)c(CO32-)，当Mn2+沉淀完全时，c(CO32-)==1.810-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求c(Mg2+)>=14.4molL-1，Mg2+的浓度0.01 molL-1 远小于14.4molL-1，若净化液中的c(Mg2+)=10-2 mol/L说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度。