Question

【题目】锰的用途非常广泛，在钢铁工业中，锰的用量仅次于铁，90%的锰消耗于钢铁工业，10%的锰消耗于有色冶金、化工、电子、电池、农业等部门．以碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）为原料生产金属锰的工艺流程如下：

已知25℃，部分物质的溶度积常数如下：

物质	Mn（OH）2	Co（OH）2	Ni（OH）2	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10﹣13	3.0×10﹣16	5.0×10﹣16	1.0×10﹣11	5.0×10﹣22	1.0×10﹣22

（1）步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式是 ；

（2）步骤Ⅰ中需要加入稍过量的硫酸，其目的有3点：①使矿物中的物质充分反应；②提供第Ⅱ步氧化时所需要的酸性环境；③ ；

（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+，该反应的离子方程式是 ；

加氨水调节溶液的pH为5.0～6.0，以除去Fe3+．

（4）步骤Ⅲ中，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还有 ；滤渣2的主要成分是 ；

（5）电解后的废水中还含有Mn2+，常用石灰乳进行一级沉降得到Mn（OH）2沉淀，过滤后再向滤液中加入适量Na2S，进行二级沉降．欲使溶液中c（Mn2+）≤1.0×10﹣5molL﹣1，则应保持溶液中c（S2﹣）≥ molL﹣1．

Answer 1

【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；

（2）抑制Mn2+的水解；

（3）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）烧杯；CoS和NiS；

（5）1.0×10﹣6．

【解析】试题分析：（1）加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水；

（2）Mn2+离子易水解；

（3）据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+﹣﹣Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+﹣﹣Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）根据操作方法判断缺少的仪器；由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成；

（5）由于将一级沉降根据MnS的Ksp=c（Mn2+）c（S2﹣）进行计算即可．

解：向碳酸锰矿（主要成分为MnCO3，还含有铁、镍、钴等碳酸盐杂质）中加入硫酸，可以发生反应生成硫酸盐，向其中就如具有氧化性的二氧化锰，可以将亚铁离子氧化为铁离子，调节pH可以将氢氧化铁沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，可以将镍离子、钴离子形成硫化物沉淀下来，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰．

（1）加稀硫酸时样品中的MnCO3和硫酸反应生成可溶性的MnSO4，并产生二氧化碳和水，步骤Ⅰ中，MnCO3与硫酸反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O，

故答案为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；

（2）Mn2+离子易水解．加入过量硫酸，还可以抑制Mn2+的水解，

故答案为：抑制Mn2+的水解；

（3）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+﹣Mn2++2Fe3+，再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+﹣Mn2++2Fe3+，最后据原子守恒得，MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，

故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）步骤Ⅲ为过滤操作，需要用到的玻璃仪器除玻璃棒、漏斗外，还需要烧杯；

由于在第一次过滤之后的滤液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根据各物质的溶度积常数可确定有CoS和NiS沉淀（滤渣2）生成，

故答案为：烧杯；CoS和NiS；

（5）MnS的Ksp=c（Mn2+）c（S2﹣）=1.0×10﹣11，为了将Mn2+降到1.0×10﹣5mol/L，则c（S2﹣）===1.0×10﹣6mol/L，即硫化钠的浓度是1.0×10﹣6mol/L，

故答案为：1.0×10﹣6．