Question

【题目】碳酸锰（MnCO3）是一种高性能磁性材料。以软锰矿粉(主要含MnO2,还含有少量的Fe2O3、Al2O3等杂质)为原料制取MnCO3的流程如下：

已知：“沉锰”反应为：Mn2+ + 2HCO == MnCO3↓+ H2O + CO2↑

（1）“酸浸”时发生的主要反应为：2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O。除此以外，还发生的反应离子方程式为________。（任写一个）

（2）“沉锰”工序中，实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间t的关系如图所示。反应要控制pH在7左右的理由是_________。（答两点）

（3）“过滤Ⅱ”所得滤液中溶质的主要成分是_________。

（4）为测定某软锰矿中二氧化锰的质量分数，准确称量1.800g软锰矿样品，加入4.020 g草酸钠(Na2C2O4)固体，再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应)，充分反应后冷却，过量的Na2C2O4用0.2000 mol/L高锰酸钾溶液进行滴定，当滴入30.00mL溶液时恰好完全反应。已知高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化：MnO2 + C2O+ 4H+ Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O，MnO4－+ C2O + H+ — Mn2+ + CO2↑+ H2O （未配平）。求该软锰矿中二氧化锰的质量分数_________(写出计算过程)。

Answer 1

【答案】 Al2O3+ 6H+2Al3++3 H2O或 Fe2O3+ 6H+2 Fe 3++3 H2O 化学反应速率快； MnCO3的产率高 （其它合理说法也可得分） (NH4)2SO4 72.50%

【解析】(1) 软锰矿粉主要含MnO2,还含有少量的Fe2O3、Al2O3，因此酸浸时的主要反应为：2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O，还有Fe2O3+ 6H+==2Fe3++3 H2O和Al2O3+ 6H+2Al3++3 H2O；

(2)由图象分析可知，随着pH的增大，在短时间内MnCO3的产率迅速提高到80%左右，所以反应要控制pH在7左右的理由是反应速率快，MnCO3的产率高；

(3)加入氨水是为了除去Fe3+和Al3+，所以过滤Ⅰ所得滤液的主要成分为MnSO4，然后加入NH4HCO3，根据已知“沉锰”的反应Mn2+ + 2HCO3—== MnCO3↓+ H2O + CO2↑，推出过滤Ⅱ所得滤液中溶质的主要成分是(NH4)2SO4；

(4) 高锰酸钾、二氧化锰在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化：反应①：MnO2 + C2O42—+ 4H+ Mn2+ + 2CO2↑+ 2H2O，反应②：2MnO4－+ 5C2O42— + 16H+ == 2Mn2+ +10 CO2↑+8 H2O，已知n (Na2C2O4) = ，n (KMnO4)=0.2000 mol/L×30.00mL×10-3=0.006000mol，。由反应②可求出过量的n (Na2C2O4)=0.03 mol—0.006000mol× =0.01500 mol由反应①求出n (MnO2)= 0.01500 mol，所以软锰矿中MnO2的质量分数为×100% =72.50%