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【题目】工业上采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰,工艺流程如下

己知相关信息如下

①菱猛矿的主要成分是MnCO3还含少量FeAlCaMg等元素

氢氧化物沉淀的条件:Al3+Fe3+完全沉淀的pH分别为4.73 2Mn2+Mg2+开始沉淀的pH分别为8.19.1

③“焙烧”过程的主要反应MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O

常温下,几种难溶物的Ksp如下表所示:

难溶物

Mn(OH)2

MnCO3

CaF2

MgF2

Ksp

2.0×10-13

2.0×10-11

2.0×10-10

7.0×10-11

1分析图1、图23最佳的焙烧温度、焙烧时间m(NH4Cl)/m(美锰矿粉)分别为____________

2除杂过程如下:

已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O3>H2O2 >Cl 2>MnO2 >Fe2+,则氧化剂X宜选择_________(填字母)

A. (NH4)2S2O3 B. MnO2 C. H2O2 D. Cl 2

调节pHpH 可取的最低值为_____________

CaF2MgF2两种沉淀共存时,若溶液中c(Ca2+)=1.0×10-3mol/Lc(Mg2+)=____mol/L

3沉锰过程中,不用碳酸纳溶液替代NH4HCO3溶液,可能的原因是__________

4测定碳酸锰粗产品的纯度。实验步骤:

称取0.5000g碳酸锰粗产品于300mL锥形瓶中,加少量水湿润,再加25mL磷酸移到通风橱内加热至240℃,停止加热立即加入2 g硝酸铵,保温,充分反应后,粗产品中的碳酸锰全部转化为[Mn(PO4)2]3-多余的硝酸铵全部分解。用氮气赶尽锥形瓶内的氮氧化物,冷却至室温。

将上述锥形瓶中的溶液加水稀释至100mL滴加2-3滴指示剂,然后用浓度为0.2000mol/L的硫酸亚铁铵[(NH4)Fe(SO4)2]标准溶液滴定,发生的反应为[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2PO43-。到达滴定终点时,消耗的硫酸亚铁铵标准溶液的体积为20.00mL

计算:碳酸锰粗产品的纯度=___________

误差分析:若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡,则测得的碳酸锰粗产品的纯度_____(偏高”“偏低 无影响”)

【答案】 500℃ 60min 1.1 B 4.7 3.5×10-6 碳酸钠溶液中的c(OH-)较大,会产生Mn(OH)2沉淀 92.00% 偏低

【解析】1)图1随着温度升高锰浸出率增大,到500℃达最高为95%2随着时间的增大,锰浸出率增大,到60min达最大为95%3随着m(NH4Cl)/m(美锰矿粉)增大,锰浸出率增大,到1.1达最大为95%最佳的焙烧温度、焙烧时间、m(NH4Cl)/m(美锰矿粉)分别为500℃、60min1.12)①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O3>H2O2>Cl2>MnO2>Fe2+,氧化剂X的加入是为了将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子水解产生氢氧化铁而除去,试剂的加入不能引入新的杂质,宜选择MnO2,反应产生锰离子,且过量时不溶可随沉淀过滤除去,答案选B②调节pH时,是为了除去氧化后溶液中的Al3+Fe3+,必须使Al3+Fe3+完全沉淀,则pH可取的最低值为4.7;③当CaF2MgF2两种沉淀共存时,若溶液中c(Ca2+)=1.0×10-3mol/L,则c2(F-)===2.0×10-7c(Mg2+)===3.5×10-6mol/L3)碳酸钠溶液中的c(OH-)较大,会产生Mn(OH)2沉淀,故沉锰过程中不用碳酸纳溶液替代NH4HCO3溶液;4设碳酸锰粗产品的纯度为x,根据锰原子守恒及反应[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2PO43-可得关系式为:

MnCO3~~~~~ Mn2+~~~~~~~ Fe2+~~~~~~~~~(NH4)Fe(SO4)2

115g 1mol

0.5000xg 0.2000mol/L×20.00mL×10-3L/mL=4.0×10-3 mol

=,解得x=92.00%若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡,则所用标准液的体积读数偏小,根据c(待测)=可知,测得的碳酸锰粗产品的纯度偏低。

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