题目内容
【题目】以菱锰矿
主要成分
,还含有
、
等杂质
为原料制备二氧化锰的工艺流程如下：
已知部分金属离子开始沉淀及沉淀完全时的pH如下表所示：
金属离子 |
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开始沉淀时的pH |
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沉淀完全时的pH |
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(1)①“酸浸”时发生反应的离子方程式为________________________________________。
②“酸浸”过程中加入过量硫酸的目的除了加快酸浸的速率、_____________、___________。
③要提高“酸浸”的速率,还可以采取的方法是________________________________________。
(2)“氧化”时发生反应的离子方程式为________________________________________。
(3)“调pH”的目的是除去溶液中的杂质金属离子,“调pH”的范围应为_______________。
(4)当溶液中c(Al3+)≤10-5mol/L时,则认为
沉淀完全,则
______________。
【答案】MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑ +H2O 提高菱锰矿中锰元素的浸出率
提高菱锰矿的转化率
抑制
的水解 升高温度或将菱锰矿粉碎 
5.0~7.8 1.0×10-32
【解析】
, 
、
溶于硫酸，溶液中阳离子主要是Mn2+、Fe2+、Al3+，结合表中金属离子开始沉淀及沉淀完全时的pH，Fe2+沉淀完全pH是9.7，此时Mn2+已被沉淀部分，降低了MnO2的产率，加入MnO2，目的是使Fe2+被氧化成Fe3+，Fe3+和Al3+沉淀完全时的最低pH为5.0，该情况下Mn2+还未开始沉淀，结合流程可知电解液含Mn2+。
（1）①“酸浸”时MnCO3发生反应的离子方程式: MnCO3+2H+=Mn2++CO2↑ +H2O。
② “酸浸”过程中加入过量硫酸的目的还有：提高菱锰矿中锰元素的浸出率，或者说提高菱锰矿转化率。
③提高“酸浸”的速率,还可以采取的方法：适当升高温度、搅拌、将菱锰矿粉碎增大接触面积、适当增大酸的浓度等。
（2）由流程分析知Fe2+被MnO2氧化，根据氧化还原反应原理确定产物为Fe3+和Mn2+， 离子方程式：。
（3）杂质离子是Fe3+和Al3+ ，“调pH””的目的是使Fe3+和Al3+沉淀完全，pH最小5.0，但又不能使Mn2+开始沉淀，故pH小于7.8， “调pH”的范围应为5.0≤pH<7.8。
（4）当溶液中时Al3+沉淀完全， c(Al3+)≤10-5mol/L，此时pH=5.0，即c(H+)=1×10—5molL—1，c（OH—）=1×10—9molL—1，则Ksp[Al(OH)3] =c（Al3+）×c3（OH—）=
。
