Question

【题目】工业以软锰矿(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰(MnCO3)。其工业流程如下：

(1)浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，该反应是经历以下两步反应实现的。

i．Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O ii．……

写出ii的离子方程式：______________________。

(2)过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为___________(填离子符号)

(3)氧化过程中被MnO2氧化的物质有(写化学式)：______________________。

(4)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对浸锰”反应的影响如图所示：为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是___________；向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是______________________。

(5)加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同时还有气体生成，写出反应的离子方程式：______________________。

(6)已知：pNi=－lgc(Ni2+)，常温下，Ksp(NiCO3)=1.4×10－7，向10mL0.1mol·L－1Ni(NO3)2溶液中滴加0.1mol·L－1Na2S溶液，会产生NiS沉淀，在滴加过程中pNi与Na2S溶液体积的关系如图所示。则在E、F、G三点中，___________点对应溶液中水电离程度最小，常温下，在NiS和NiCO3的浊液中=______________________。

Answer 1

【答案】2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ Mn2+ 、Fe2+ SO2(H2SO3、SO32-)、FeSO4(Fe2+) 90℃ 防止NH4HCO3受热分解，以提高原料利用率 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+ H2O F 1.4×1014

【解析】

软锰矿（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO3）：由流程可知软锰矿形成矿浆，通入过量的SO2，发生反应，MnO2+SO2=MnSO4，Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，SiO2不反应，过滤，滤渣I为，滤液含有Mn2+、Fe2+，加入二氧化锰氧化亚铁离子，反应为：2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42－，调节pH，沉淀铁离子，过滤，滤渣II为氢氧化铁，向滤液中加入碳酸氢铵溶液，生成MnCO3沉淀，过滤得到的滤渣中主要含有MnCO3，反应为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，通过洗涤、烘干得到MnCO3晶体，据此分析解答。

（1）Fe3+与SO2和水反应，生成Fe2+、SO42－和H+，离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，

故答案为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；

（2）浸锰过程中发生反应：MnO2+SO2=MnSO4、Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，所以过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为Mn2+ 、Fe2+，

故答案为：Mn2+ 、Fe2+；

（3）氧化过程中加入MnO2的目的为除去过量的SO2，生成MnSO4；同时MnO2也可以氧化FeSO4，

故答案为：SO2、FeSO4；

（4）由图像可知，90℃时MnS2O6的生成速率相对较低，锰的浸出率相对较高，若温度升高，MnS2O6的生成速率及锰的浸出率变化均不明显，却会消耗更多的能源，所以“浸锰”的适宜温度是90℃；温度过高时，NH4HCO3受热易分解为NH3、CO2和H2O，导致原料利用率降低，

故答案为：90℃；防止NH4HCO3受热分解，以提高原料利用率；

（5）加入NH4HCO3溶液后，Mn2+与HCO3-反应生成MnCO3沉淀，同时还有CO2气体生成，反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+ H2O，

故答案为：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+ H2O；

（6）硝酸镍是强酸弱碱盐，硫化钠是强碱弱酸盐，它们都能促进水的电离。F点表示硝酸镍和硫化钠恰好完全反应，溶液中溶质是硝酸钠，水的电离程度最小；

由图可知，F点表示硝酸镍和硫化钠恰好完全反应，溶液中c(Ni2+)=c(S2-)=10-10.5mol/L，

则Ksp(NiS)=10－10.5×10－10.5=10-21，

NiCO3(s)＋S2-(aq)NiS(s)＋CO32-(aq)， K====1.4×1014，

故答案为：F；1.4×1014。