Question

【题目】以软锰矿(主要成分为MnO2，还含有少量的Fe2O3、FeO、Al2O3和SiO2)为原料制备马日夫盐[Mn(H2PO4)2·2H2O(磷酸二氢锰)]的主要工艺流程如图：

（1）用MnO2“氧化”时发生反应的离子方程式为__________________________________。

（2）如何检验“沉锰”己完成_____________________________________________________。

（3）铁离子的萃取率与接触时间和溶液的pH之间的关系如图1、2所示，则应选择的接触时间为_______；pH>1.7，铁离子的萃取率急剧下降的原因可能为____________________。

（4）结合图3的溶解度曲线，请补充完整由浸锰得到的溶液制备MnSO4·H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加适量的双氧水，再向滤液中加入MnCO3粉末调节溶液的pH范围为_________，过滤洗涤，将滤液与洗涤液合并，控制温度在80℃～90℃之间蒸发浓缩、______________，(填操作名称)得到MnSO4·H2O，用80℃～90℃的蒸馏水洗涤2～3次，放在真空干燥箱中低温干燥。[已知该溶液中pH=7.8时Mn(OH)2开始沉淀：pH=5.0时Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀完全，pH=8．8时Fe(OH)2沉淀完全]。

Answer 1

【答案】2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O 在上层清液中继续滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成则说明沉锰已经完成 60min pH>1.7时铁离子水解生成Fe(OH)3沉淀 5.0≤pH<7.8 趁热过滤

【解析】

软锰矿(主要成分为MnO2，还含有少量的Fe2O3、FeO、Al2O3和SiO2)用硫酸和二氧化硫进行酸溶转化为Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ SO42-，过滤后得到的滤液中含有Fe2+、Fe3+、Al3+、Mn2+ SO42-，由于SiO2不与硫酸反应，则滤渣1主要含有SiO2，向滤液中加入二氧化锰，主要作用是将滤液中的二价铁离子氧化为三价铁离子，二氧化锰自身转变为锰离子，方便杂质离子除去，再向滤液中加入有机萃取剂，将滤液中的三价铁离子转到有机萃取剂中，此时滤液中还有Al3+、Mn2+ SO42-，为确保三价铁离子除干净，同时把铝离子除净，但又不能减少滤液中锰离子的量，将调节溶液PH值调节为5到7.8之间，可将滤液中可能残留的三价铁和铝离子，全部转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀。再加入碳酸钠，将锰离子转变为碳酸锰沉淀，再用磷酸溶解，最后得到马日夫盐。

（1）“氧化”时酸性溶液中二氧化锰与亚铁离子反应生成三价铁离子，离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；

答案为：2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；

（2）若锰离子全部沉淀，那么溶液中再加入碳酸钠就不会产生沉淀，因此检验方法为在上层清液中继续滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成则说明沉锰已经完成；

答案为：取沉淀后的上层清液中继续滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成则说明沉锰已经完成；

（3）如图一所示，当接触60分钟时，萃取率达到最大，当pH>1.7时，Fe3+会发生水解转化为氢氧化铁沉淀，导致铁离子萃取率降低；

答案为：60min；pH>1.7时铁离子水解生成Fe(OH)3沉淀；

（4）实验目的是制备MnSO4·H2O，要将杂质离子处理干净，当PH=5时铁离子完全沉淀，结合已知条件溶液中pH=7.8时Mn(OH)2开始沉淀，溶液中锰离子的量就会减少，因此溶液的PH控制在5到7.8之间，杂质离子最少，溶液中锰离子的含量最高；根据图三所示，当溶液中温度为23.9℃左右，MnSO4·H2O的溶液度最大，温度越高，MnSO4·H2O晶体析出越多，趁热过滤得到的产品的产率最高；

答案为：5．0≤pH<7．8；趁热过滤。