题目内容

【题目】(一种由天然MnO2矿与MnS矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素的氧化物)制备高纯碳酸锰工艺如下:

已知:相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:

金属离子

Mn2+

Fe2+

Fe3+

Al3+

Mg2+

Zn2+

Ni2+

开始沉淀的pH

8.1

6.3

1.5

3.4

8.9

6.2

6.9

沉淀完全的pH

10.1

8.3

2.8

4.7

10.9

8.2

8.9

⑴“反应1”中MnO2与MnS反应的化学方程式为______。

⑵“反应1”后所得沉淀物中除S外,一定还含有的氧化物是______(填化学式)。

⑶“除杂2”后溶液中c(Zn2+)=1×105 mol·L1,则溶液中c(Ni2+)=______mol·L1。[已知:Ksp(ZnS)=2×1022,Ksp(NiS)=1×1024]

⑷“滤渣”的成分为______(填化学式);“滤液”中所含溶质的主要成分为___(填化学式)。

⑸将部分MnCO3溶于稀硫酸,所得溶液电解可制得MnO2循环使用。写出电解时所发生反应的离子方程式:______。

【答案】MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O SiO2 5×10-8 MgF2 Na2SO4、(NH4)2SO4 Mn2++2H2O MnO2↓+ 2H++H2↑

【解析】

根据流程:二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素)在硫酸中酸浸,主要的反应为:MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O,SiO2不溶于硫酸,过滤,得到的固体含有S和SiO2,滤液含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Zn2+、Ni2+,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+,加入氨水调节pH4.7~6之间,除去Fe3+、Al3+,除杂1为Fe(OH)3、Al(OH)3,滤液中加入Na2S除去Zn2+和Ni2+,除杂2的主要成分是NiS和ZnS,加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+,除杂3的滤渣为MgF2,加入碳酸氢铵发生反应:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,沉锰后滤液主要含有Na2SO4、(NH4)2SO4。

(1) “反应1”中二氧化锰与硫化锰反应为:MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O,

答案为:MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O;

⑵Si元素以SiO2的形式存在,SiO2不溶于硫酸, “反应1”后所得沉淀物中除S外,一定还含有的氧化物是SiO2,

答案为:SiO2;

⑶“除杂2”后溶液中c(Zn2+)=1×105 mol·L1,则c(S2-)=,

c(Ni2+)=,

答案为:5×10-8;

⑷根据分析,加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+,除杂3的滤渣为MgF2,加入碳酸氢铵发生反应:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O,沉锰后滤液主要含有Na2SO4、(NH4)2SO4,

答案为:MgF2;Na2SO4、(NH4)2SO4;

⑸将部分MnCO3溶于稀硫酸,得硫酸锰溶液,电解可制得MnO2,电解时所发生反应的离子方程式:Mn2++2H2O MnO2↓+ 2H++H2↑。

答案为:Mn2++2H2O MnO2↓+ 2H++H2↑。

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