Question

【题目】以某菱锰矿（含MnCO3、SiO2、FeCO3和少量Al2O3等）为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品：

（1）“酸浸”时加快反应速率的方法除了增加硫酸的浓度和加热外，还有___________________。（写出一种）

（2）在加NaOH调节溶液的pH时约为5，如果pH过大，可能导致滤渣1中 ___________________（填化学式）的含量减少。

（3）取“沉锰”前溶液a mL于锥形瓶中，加入少量AgNO3溶液（作催化剂）和过量的1.5%(NH4)2S2O8（过二硫酸氨）溶液，加热，Mn2＋被氧化为MnO4-，反应一段时间后再煮沸5 min[除去过量的(NH4)2S2O8]，冷却至室温。选用适宜的指示剂，用b mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的体积为V mL。

①Mn2＋与(NH4)2S2O8反应的离子方程式为___________________________________________。

②用含a、b、V的代数式表示“沉锰”前溶液中c(Mn2＋)＝_______________。

（4）①写出“沉锰”时的离子方程式：___________________________________________。

②在其他条件相同时，NH4HCO3的初始浓度越大，锰元素回收率越高，请从沉淀溶解平衡的角度解释其原因___________________________________________。

Answer 1

【答案】 将矿石粉碎(或搅拌等） Al(OH)3、SiO2 2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+ molL-1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O c(NH4HCO3)越大，c(CO32-)越大，使平衡MnCO3(s)CO32- (aq)+Mn2+ (aq)向逆反应方向移动，析出的MnCO3越多(或其他合理解释）

【解析】此化工流程是制备碳酸锰的。第一步是目标元素提取，菱锰矿用硫酸浸取得硫酸锰溶液，同时碳酸亚铁和氧化铝也溶了生成硫酸亚铁和硫酸铝，第二步是用二氧化锰将亚铁离子氧化为+3价铁离子，第三步是加氢氧化钠调pH将+3价铁离子和+3价铝离子转化为氢氧化物沉淀，经过滤后，向滤液中加入碳酸氢铵沉锰得到碳酸锰。

（1）“酸浸”时加快反应速率的方法除了增加硫酸的浓度和加热外，还有将矿石粉碎(或搅拌等） 。

（2）在加NaOH调节溶液的pH时约为5，如果pH过大，可能导致滤渣1中Al(OH)3、SiO2 的含量减少，这两种物质都可以与强碱反应生成可溶性盐。

（3）①Mn2＋与(NH4)2S2O8反应的离子方程式为2Mn2++5S2O82-+8H2O2MnO4-+10SO42-+16H+ 。②用b mol·L-1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定时发生的反应为

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，由于反应前后锰元素守恒，所以n(Mn2+)= n(Fe2+)= V，所以 “沉锰”前溶液中c(Mn2＋)＝ molL-1 。

（4）①写出“沉锰”时的离子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O。

②在其他条件相同时，NH4HCO3的初始浓度越大，锰元素回收率越高，其原因为c(NH4HCO3)越大，c(CO32-)越大，对平衡MnCO3(s)CO32- (aq)+Mn2+ (aq)向沉淀方向移动越有利，析出的MnCO3越多。