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【题目】四氧化三锰(Mn3O4)广泛应用于生产软磁材料、催化材料制备领域。一种以低品位锰矿(含MnCO3Mn2O3MnOOH及少量Fe2O3Al2O3SiO2)为原料生产Mn3O4的工艺流程如图:

已知:(NH4)2SO4NH3↑+NH4HSO4

回答下列问题:

(1)MnOOHMn的化合价为___

(2) “溶浸H2O2的作用是___

(3) “滤渣2”的主要成分有___

(4) “母液溶质的主要成分是___,循环利用该物质的方案是___

(5)氧化时,将固体加入水中,70℃水浴加热,通空气氧化,将固体全部转化为Mn3O4Mn(OH)2生成Mn3O4的化学方程式为___。反应后溶液pH___(填增大减小不变)。

【答案】+3 +3Mn元素还原成Mn2+ Fe(OH)3Al(OH)3 (NH4)2SO4 加热到213~308分解生成氨气和NH4HSO4,分别循环到沉锰和溶浸中,或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中 6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O 减小

【解析】

锰矿粉(MnCO3Mn2O3MnOOH及少量Fe2O3Al2O3SiO2)NH4HSO4H2O2溶浸,MnCO3Mn2O3MnOOH转化为Mn2+Fe2O3Al2O3转化为Fe2+Al3+SiO2不溶而成滤渣1;加入Mn(OH)2pH=5,此时Fe3+Al3+转化为Fe(OH)3Al(OH)3,成为滤渣2的成分;加入氨水沉锰,此时锰转化为Mn(OH)2Mn2(OH)2SO4,通空气氧化,70℃水浴加热,即得Mn3O4

(1)MnOOHO-2价,H+1价,依据化合价的代数为0,可求出Mn的化合价为+3。答案为:+3

(2) “溶浸中,有一部分Mn+3价降为+2价,所以H2O2的作用是将+3Mn元素还原成Mn2+。答案为:将+3Mn元素还原成Mn2+

(3) 由以上分析知,滤渣2”的主要成分有Fe(OH)3Al(OH)3。答案为:Fe(OH)3Al(OH)3

(4) 由以上分析知,母液溶质的主要成分是(NH4)2SO4,循环利用该物质的方案是加热到213~308℃分解生成氨气和NH4HSO4,分别循环到沉锰和溶浸中,或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中。答案为:(NH4)2SO4;加热到213~308℃分解生成氨气和NH4HSO4,分别循环到沉锰和溶浸中,或加H2SO4生成NH4HSO4循环到溶浸中;

(5)氧化时,Mn(OH)2利用70℃水浴加热,通空气氧化,生成Mn3O4,化学方程式为6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2OMn(OH)2呈碱性,Mn3O4难溶于水,所以反应后溶液pH减小。答案为:6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O;减小。

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