Question

工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO₂的工艺流程如下：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氢氧化物	Al（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Pb（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

 
请问答下列问题：
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是                  。
（2）酸浸后的溶液中含有Mn²⁺、 SO₄^2-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等，其除杂过程如下：
①加入MnO₂将Fe²⁺氧化，其离子反应方程式为                     。 ②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是               。
③加入BaS，除去Cu²⁺、Pb²⁺后，再加入NaF溶液，除去                    。
（3）从溶液A中回收的主要物质是           ，该物质常用作化肥。（4）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化剂将Mn²⁺转化为MnO₂，制得优质MnO₂，写出Mn₃O₄与稀硫酸反应的化学方程式                     。

Answer 1

（1）增大接触面积，加快反应速率（使反应更充分）
（2）①2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O
②除去Fe³⁺,A1³⁺
③Ca²⁺
（3）(NH₄)₂SO₄
（4）Mn₃O₄+2H₂SO₄=2MnSO₄+MnO₂+2H₂O

（1）将反应物粉碎的作用是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分；
（2）pH调到5.2～6.0，其主要目的是除去Fe³⁺、A1³⁺和部分Cu²⁺；
③溶液中除去Fe²⁺、Fe³⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺，但第②加入了Ca²⁺，再加入NaF溶液，显然是除去Ca²⁺；
（3）流程得到的是碳酸锰沉淀，溶液中主要剩余NH₄⁺和SO₄^2-，故回收的物质是(NH₄)₂SO₄。
（4）由MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO₄和MnO₂，可知反应物为Mn₃O₄和稀硫酸，生成物为MnSO₄和MnO₂，反应方程式可写成：Mn₃O₄+H₂SO₄→MnSO₄+MnO₂，根据原子守恒，还应有水生成，故可写出：Mn₃O₄+H₂SO₄→MnSO₄+MnO₂+H₂O，利用化合价法和原子守恒配平方程式得：Mn₃O₄+2H₂SO₄=2MnSO₄+MnO₂+2H₂O