题目内容
工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如图所示：
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
请问答下列问题：
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是 ．
（2）酸浸后的溶液中含有Mn2+、SO42-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等，其除杂过程如下：
①加入MnO2将Fe2+氧化，其离子反应方程式为 ．
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是 ．
③加入BaS，除去Cu2+、Pb2+后，再加入NaF溶液，除去 ．
（3）从溶液A中回收的主要物质是 ，该物质常用作化肥．
（4）MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2，制得优质MnO2．写出Mn3O4与稀硫酸反应的化学方程式： ．
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表：
| 氢氧化物 | Al（OH）2 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Cu（OH）2 | Pb（OH）2 | Mn（OH）2 |
| 开始沉淀的pH | 3.3 | 1.5 | 6.5 | 4.2 | 8.0 | 8.3 |
| 沉淀完全的pH | 5.2 | 3.7 | 9.7 | 6.7 | 8.8 | 9.8 |
（1）酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是
（2）酸浸后的溶液中含有Mn2+、SO42-，另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等，其除杂过程如下：
①加入MnO2将Fe2+氧化，其离子反应方程式为
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，其主要目的是
③加入BaS，除去Cu2+、Pb2+后，再加入NaF溶液，除去
（3）从溶液A中回收的主要物质是
（4）MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2，制得优质MnO2．写出Mn3O4与稀硫酸反应的化学方程式：
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
专题：实验题
分析：（1）从影响反应速率的因素考虑；
（2）Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+；加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，
Fe3+和Al3+分别生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀；再加入BaS，硫酸根和钡离子生成硫酸钡沉淀，Cu2+、Pb2+生成硫化铜和硫化铅沉淀，
浸出液中含有加入的氧化钙生成的钙离子，再加入NaF溶液生成氟化钙沉淀除去；
（3）从流程加入的物质和质量守恒分析；
（4）由MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，可知反应物为Mn3O4和稀硫酸，
生成物为MnSO4和MnO2，再利用化合价法和原子守恒配平方程式．
（2）Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+；加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，
Fe3+和Al3+分别生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀；再加入BaS，硫酸根和钡离子生成硫酸钡沉淀，Cu2+、Pb2+生成硫化铜和硫化铅沉淀，
浸出液中含有加入的氧化钙生成的钙离子，再加入NaF溶液生成氟化钙沉淀除去；
（3）从流程加入的物质和质量守恒分析；
（4）由MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，可知反应物为Mn3O4和稀硫酸，
生成物为MnSO4和MnO2，再利用化合价法和原子守恒配平方程式．
解答：
解：（1）将碳酸锰矿粉碎可以增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分，
故答案为：增大接触面积，加快反应速率（使反应更充分）；
（2）①Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O，
故答案为：SO2+MnO2=MnSO4；2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，Fe3+和Al3+分别生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀；
故答案为：除去Fe3+，A13+；
③加入BaS，硫酸根和钡离子生成硫酸钡沉淀，Cu2+、Pb2+生成硫化铜和硫化铅沉淀，浸出液中含有加入的氧化钙生成的钙离子，再加入NaF溶液生成氟化钙沉淀除去；
故答案为：Ca2+；
（3）从流程看，加入的物质硫酸和碳酸氢铵，故溶液A中含硫酸铵，为常用化肥，故答案为：（NH4）2SO4；
（4）由MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，可知反应物为Mn3O4和稀硫酸，生成物为MnSO4和MnO2，反应方程式可写成：Mn3O4+H2SO4→MnSO4+MnO2，根据原子守恒，还应有水生成，故可写出：Mn3O4+H2SO4→MnSO4+MnO2+H2O，利用化合价法和原子守恒配平方程式得：Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O，故答案为：Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O．
故答案为：增大接触面积，加快反应速率（使反应更充分）；
（2）①Fe2+具有还原性，可以被MnO2在酸性条件下氧化成Fe3+，反应的离子方程式为2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O，
故答案为：SO2+MnO2=MnSO4；2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；
②加入CaO将溶液的pH调到5.2～6.0，Fe3+和Al3+分别生成氢氧化铁和氢氧化铝沉淀；
故答案为：除去Fe3+，A13+；
③加入BaS，硫酸根和钡离子生成硫酸钡沉淀，Cu2+、Pb2+生成硫化铜和硫化铅沉淀，浸出液中含有加入的氧化钙生成的钙离子，再加入NaF溶液生成氟化钙沉淀除去；
故答案为：Ca2+；
（3）从流程看，加入的物质硫酸和碳酸氢铵，故溶液A中含硫酸铵，为常用化肥，故答案为：（NH4）2SO4；
（4）由MnO2粗品中含有少量Mn3O4，可以用稀硫酸处理，将其转化为MnSO4和MnO2，可知反应物为Mn3O4和稀硫酸，生成物为MnSO4和MnO2，反应方程式可写成：Mn3O4+H2SO4→MnSO4+MnO2，根据原子守恒，还应有水生成，故可写出：Mn3O4+H2SO4→MnSO4+MnO2+H2O，利用化合价法和原子守恒配平方程式得：Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O，故答案为：Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O．
点评：本题考查了物质的制备方案的设计，涉及计影响反应速率的因素，沉淀溶解平衡的移动，方程式的书写，中等难度．要充分利用流程提供的信息，围绕实验原理来解答．
练习册系列答案
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