题目内容
【题目】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)。其工业流程如下：
已知:25℃时,部分金属阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH 如下表所示。
金属阳离子 | Fe3+ | Fe2+ | Mn2+ |
开始沉淀的pH | 2.7 | 7.6 | 8.3 |
完全沉淀的pH | 3.7 | 9.7 | 9.8 |
(1)“浸锰”过程中 Fe2O3与SO2反应的离子方程式为 Fe2O3+SO2+2H+ =2Fe2++SO42-+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：_______________________。
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_________ (填离子符号)。
(3)写出“氧化”过程中MnO2 与Fe 2+反应的离子方程式：___________。
(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；_____滤渣Ⅱ的成分是______ (写化学式)；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______________。
(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：__________________ 。
(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_______________。
【答案】 2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42- +4H+ Mn2+ 、Fe2+ MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O 90℃ Fe(OH)3、MnO2 防止NH4HCO3受热分解，提高原料利用率 Mn2+ +2HCO3 - =MnCO3↓+CO2↑+H2O 取最后一次洗液1~2mL于试管,滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净 (注:通过检验铵根离子,且方法正确也给分)
【解析】（1）根据总反应，Fe元素化合价由+3→+2，S元素化合价由+4→+6，所以ⅱ：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42- +4H+。
（2）软锰矿主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质，“浸锰”过程在酸性条件通入过量SO2，发生氧化还原反应，只有SiO2不溶解，滤液中主要存在的两种金属阳离子为Mn2+和Fe2+。
（3）滤液I显酸性，加入过量MnO2将Fe2+氧化成Fe2+，反应的离子方程式为：MnO2+2Fe2++4H+ =2Fe3++Mn2++2H2O。
（4）由图7可看出，温度90℃~120℃时副产物 MnS2O6的生成率很低，锰的浸出率很高，并且该温度范围内副产物生成率和锰的浸出率变化不大，所以没必要选择更高温度，“浸锰”的适宜温度是90℃；“氧化”之后调节pH为3.7，Fe3+全部变成Fe(OH)3沉淀，又因为MnO2过量，所以滤渣Ⅱ的成分是Fe(OH)3和MnO2；制备高纯碳酸锰的原理是碳酸根和锰离子之间反应生成碳酸锰的过程，而温度过高NH4HCO3会分解，防止NH4HCO3受热分解，提高原料利用率故向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3 溶液时温度不宜太高。
（5）根据题意HCO3-与Mn2+反应，生成MnCO3、CO2和水，反应的离子方程式为：Mn2+ +2HCO3 - =MnCO3↓+CO2↑+H2O。
（6）生成的MnCO3沉淀会附着SO42-和NH4+，取最后一次洗涤液，滴加酸化的BaCl2溶液，无沉淀生成，说明已洗净，反之则表明未洗干净。（也可以用加浓NaOH溶液加热的方法检验NH4+）
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