Question

1．工业以软锰矿（主要成分是MnO₂，含有SiO₂、Fe₂O₃等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO₃）．其工业流程如图1：

（1）浸锰过程中Fe₂O₃与SO₂反应的化学方程式为Fe₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，该反应是经历以下两步反应实现的．写出ⅱ的离子方程式：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
ⅰ：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
ⅱ：…
（2）过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为Mn²⁺、Fe²⁺（填离子符号）．
（3）写出氧化过程中MnO₂与SO₂反应的化学方程式：MnO₂+SO₂=MnSO₄．
（4）“浸锰”反应中往往有副产物MnS₂O₆生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示，为减少MnS₂O₆的生成，“浸锰”的适宜温度是90℃；向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH₄HCO₃溶液时温度不宜太高的原因是防止NH₄HCO₃受热分解，提高原料利用率．
（5）加入NH₄HCO₃溶液后，生成MnCO₃沉淀，同时还有气体生成，写出反应的离子方程式：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（6）生成的MnCO₃沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取1-2mL最后一次洗液于试管，滴加盐酸酸化BaCl₂溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净．

Answer 1

分析 软锰矿（主要成分是MnO₂，含有SiO₂、Fe₂O₃等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO₃）：由流程可知软锰矿形成矿浆，通入足量的SO₂，发生反应，MnO₂+SO₂=MnSO₄，Fe₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，SiO₂不反应，过滤，滤渣I为，滤液含有Mn²⁺、Fe²⁺，加入二氧化锰氧化亚铁离子，反应为：2Fe²⁺+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄²，调节pH，沉淀铁离子，过滤，滤渣II为氢氧化铁，向滤液中加入碳酸氢铵溶液，生成MnCO₃沉淀，过滤得到的滤渣中主要含有MnCO₃，反应为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O，通过洗涤、烘干得到MnCO₃晶体，据此分析解答．

解答 解：（1）浸锰过程中Fe₂O₃与SO₂反应的化学方程式为Fe₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，该反应是经过氧化铁与酸反应生成铁离子，铁离子与二氧化硫反应实现的：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
故答案为：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）软锰矿形成矿浆，通入足量的SO₂，MnO₂、Fe₂O₃与SO₂反应生成Mn²⁺、Fe²⁺，SiO₂不反应，过滤，滤渣I为，滤液含有Mn²⁺、Fe²⁺；
故答案为：Mn²⁺、Fe²⁺；
（3）MnO₂与SO₂反应的化学方程式为MnO₂+SO₂=MnSO₄；
故答案为：MnO₂+SO₂=MnSO₄；
（4）由图可知，90℃时，MnS₂O₆的生成率低，锰浸出率高，温度再高，变化不大，则“浸锰”的适宜温度是90℃；NH₄HCO₃受热易分解，温度不宜太高，防止NH₄HCO₃受热分解，提高原料利用率；
故答案为：90℃；防止NH₄HCO₃受热分解，提高原料利用率；
（5）Mn²⁺的滤液中加入NH₄HCO₃溶液后，发生彻底的双水解，生成MnCO₃沉淀和二氧化碳，反应为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
故答案为：Mn²⁺+2HCO₃^-=MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（6）生成的MnCO₃沉淀需经充分洗涤，若未洗涤干净，洗涤液中含有硫酸根离子，故检验洗涤液中是否含有硫酸根即可，方法为：取1-2mL最后一次洗液于试管，滴加盐酸酸化BaCl₂溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净；
故答案为：取1-2mL最后一次洗液于试管，滴加盐酸酸化BaCl₂溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、离子的检验等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．