Question

【题目】高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿主要成分为MnO2,含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰的实验过程如下:

（1）浸出：浸出时温度控制在90℃~95℃之间，并且要连续搅拌3小时，植物粉的作用是_____。

（2）除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5~5.5；

②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；

③…

操作①中使用碳酸锰调pH的优势是_____；

操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率。写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式_____。

（3）制备：在30℃~35℃下, 将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中,控制反应液的最终pH在6.5~7.0，得到MnCO3沉淀。温度控制35℃以下的原因是_____；该反应的化学方程式为_____；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，洗涤的操作方法是_____。

（4）计算：室温下，Ksp(MnCO3)=1.8×10-11，Ksp(MgCO3)=2.6×10-5，已知离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时，表示该离子沉淀完全。若净化液中的c(Mg2+)=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度。___________________

Answer 1

【答案】 作还原剂 增加MnCO3的产量或不引入新的杂质 MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑ 减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率 MnSO4+2NH4HCO3 MnCO3+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 用玻璃棒引流向漏斗中加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次 Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)c(CO32-)，当Mn2+沉淀完全时，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 molL-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 molL-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度)=

【解析】湿法浸出软锰矿(主要成分为,含少量Fe、Al、Mg等杂质元素)制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰。

(1)升温、搅拌都可以加快物质的溶解反应速率，浸出时温度控制在之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率；加入植物粉是一种还原剂，正确答案：提高软锰矿中锰的浸出率，作还原剂。

(2) ①使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质，酸性溶液中二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子，反应的离子方程式为:；正确答案：增加的产量(或不引入新的杂质等)；。

(3)根据碳酸氢铵受热易分解分析，温度控制以下的原因是防止碳酸氢铵分解，在下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在，得到沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应的化学方程式为:；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，洗涤的操作方法是用玻璃棒引流向漏斗中加蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2-3次；正确答案：减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3 MnCO3+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗涤滤液mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

(4) ，当沉淀完全时，，若也能形成沉淀，则要求，的浓度远小于,若净化液中的,说明的存在不会影响的纯度；正确答案：Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)c(CO32-)，当Mn2+沉淀完全时，c(CO32-)=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6molL-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+>2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 molL-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 molL-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度。