Question

2．碳酸锰（MnCO₃）是理想的高性能强磁性材料，也是制备Mn₂O₃、MnO₂等锰的氧化物的重要原料，广泛用于电子、化工、医药等行业．一种制备MnCO₃的生产流程如图所示．
 
已知生成氢氧化物的pH和有关硫化物的K_sp如表：

物质	MnS	CuS	PbS
Ksp	2.5×10-13	6.3×10-36	8.0×10-28

物质	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀pH	2.7	7.6	8.3
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8

软锰矿主要成分为MnO₂，其中含有铁、铝、硅的氧化物和少量重金属化合物杂质，SO₂来自工业废气．流程①中主要发生的反应有：MnO₂+SO₂═MnSO₄
2Fe³⁺+SO₂+2H₂O═2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．
（1）流程①中所得MnSO₄溶液的pH比软锰矿浆的pH小（填“大”或“小”），该流程可与工业制备硫酸（填写工业生产名称）联合，生产效益更高．
（2）反应②的目的是将溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，其离子反应方程式为  MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，这样设计的目的和原理是使Fe²⁺转变为Fe³⁺，Fe³⁺完全沉淀的pH较低（或Fe³⁺更易沉淀）．
（3）反应③中硫化钠的作用是使重金属离子转化为硫化物沉淀，碳酸钙的作用是与溶液中的酸反应，使溶液中的Fe³⁺、Al³⁺转化为氢氧化物沉淀．
（4）反应④发生的化学反应为：MnSO₄+2NH₄HCO₃=MnCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．反应中通常需加入稍过量的NH₄HCO₃，且控制溶液的pH为6.8～7.4．加入稍过量的NH₄HCO₃的目的是使MnCO₃沉淀完全，溶液的pH不能过低的原因是MnCO₃沉淀量少，NH₄HCO₃与酸反应（或MnCO₃、NH₄HCO₃与酸反应溶解） ．
（5）软锰矿中锰的浸出有两种工艺：
工艺A：软锰矿浆与含SO₂的工业废气反应
工艺B：软锰矿与煤炭粉混合，焙烧后加稀硫酸溶解．
其中工艺A的优点是节约能源、治理含SO₂的工业废气等．（答对1个即可）

Answer 1

分析 软锰矿主要成分为MnO₂，其中含有铁、铝、硅的氧化物和少量重金属化合物杂质，用软锰矿与来自工业废气主要是SO₂反应生成硫酸锰，另外还原硫酸铁、硫酸亚铁等，再加入二氧化锰反应使亚铁离子被氧化成铁离子，得到含有硫酸锰的溶液中再加入硫化钠和碳酸钙固体，反应后过滤得硫酸锰溶液，在硫酸锰溶液中加入碳酸氢钠得碳酸锰沉淀和硫酸铵溶液，过滤得碳酸锰固体，
（1）软锰矿浆是二氧化锰，MnSO₄溶液水解显酸性，Fe³⁺将SO₂氧化为硫酸；
（2）MnO₂可将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，Fe³⁺完全沉淀的pH较Fe²⁺低；
（3）碳酸钙与溶液中的H⁺反应，使溶液中的PH升高；
（4）加入一种反应物能提高另一种反应物的装化率；MnCO₃，NH₄HCO₃与酸反应；
（5）锰矿与煤炭粉混合，焙烧生成二氧化硫，污染空气．

解答 解：（1）软锰矿浆是二氧化锰，MnSO₄溶液水解先酸性，根据2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺．Fe³⁺可将SO₂氧化为硫酸，故答案为：小；工业制备硫酸； 
（2）MnO₂可将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反应的离子方程式为MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，Fe³⁺完全沉淀的pH较Fe²⁺低，所以将溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；使Fe²⁺ 转变为Fe³⁺，Fe³⁺完全沉淀的pH较低（或Fe³⁺更易沉淀）；
（3）碳酸钙与溶液中的H⁺反应，使溶液中的PH升高，使溶液中的Fe³⁺、Al³⁺转化为氢氧化物沉淀，
故答案为：与溶液中的酸反应，使溶液中的Fe³⁺、Al³⁺转化为氢氧化物沉淀；
（4）加入稍过量的NH₄HCO₃能提高MnSO₄的装化率，使MnCO₃沉淀完全，溶液的pH不过低，H⁺可与MnCO₃，NH₄HCO₃反应，
故答案为：使MnCO₃沉淀完全；MnCO₃沉淀量少，NH₄HCO₃与酸反应（或MnCO₃、NH₄HCO₃与酸反应溶解）；
（5）锰矿与煤炭粉混合，焙烧生成二氧化硫，污染空气，而工艺A不仅不产生二氧化硫，且能生产硫酸，故答案为：节约能源、治理含SO₂的工业废气等．

点评 本题考查了流程分析，反应过程理解应用，反应现象和产物的判断，注意基本实验的操作步骤，离子方程式书写等，题目难度中等．