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【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)。

【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Fe2O3Al2O3,因此酸浸时的主要反应为:2Fe2+ + MnO2+ 4H+ == 2Fe3+ + Mn2+ + 2H2O还有Fe2O3+ 6H+==2Fe3++3 H2OAl2O3+ 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pH7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+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%

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