工業上採用氨化銨焙燒菱錳礦製備高純度碳*錳，工藝流程如下:已知相關信息如下：①菱錳礦的主要成分是MnCO3，還...

問題詳情：

工業上採用氨化銨焙燒菱錳礦製備高純度碳*錳，工藝流程如下:

已知相關信息如下：

①菱錳礦的主要成分是MnCO3，還含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②*氧化物沉澱的條件：Al3+、Fe3+完全沉澱的pH分別為4.7、3.2；Mn2+、Mg2+開始沉澱的pH分別為8.1、9.1。

③“焙燒”過程的主要反應:MnCO3+2NH4C1MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

④常温下，幾種難溶物的Ksp如下表所示:

(1)分析圖1、圖2、圖3，最佳的焙燒温度、焙燒時間、分別為_____、_____、_____、。

(2)“除雜“過程如下:

①已知幾種氧化劑氧化能力的強弱順序為(NH4)2S2O8>H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+，則氧化劑X宜選擇_______(填字母)。

A. (NH4)2S2O8 2      C.H2O2      D. Cl2

②調節pH時，pH可取的最低值為________。

③當CaF2、MgF2 兩種沉澱共存時，若溶液中c(Ca2+) =1.0×10-5mol/L，則c(Mg2+) =_____mol/L。

(3)“沉錳”過程中，不用碳**溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是____________。

(4)測定碳*錳粗產品的純度。實驗步驟:

①稱取0.5000g碳*錳粗產品於300mL作錐形瓶中，加少量水濕潤。再加25mL**，移到通風櫥內加熱至240℃，停止加熱，立即加入2g**銨，保温，充分反應後，粗產品中的碳*錳全部轉化為Mn(PO4)2]3-，多餘的**銨全部分解。用氨氣趕盡錐形瓶內的氮氧化物，冷卻至室温。

②將上述錐形瓶中的溶液加水稀釋至100mL，滴加2～3滴指示劑，然後用濃度為0.2000mol/L的硫*亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]標準溶液滴定，發生的反應為：

[Mn(PO4)2]3- +Fe2+=Mn2+ +Fe3+ +2PO43-。到達滴定終點時，消耗的硫*亞鐵銨標準溶液的體積為20.00mL。

計算:碳*錳粗產品的純度=________。

誤差分析:若滴定終點時發現滴定管尖嘴處產生了氣泡，則測得的碳*錳粗產品的純度_____(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。

【回答】

【*】    (1). 500 ℃    (2). 60 min    (3). 1.1    (4). B    (5). 4.7    (6). 3.5×10-6    (7). 碳**溶液中的c(OH-)較大，會產生Mn(OH)2沉澱    (8). 92.00%    (9). 偏低

【解析】菱錳礦的主要成分是MnCO3，還含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素，與*化銨混合研磨後煅燒的固體中含有*化錳、四氧化三鐵、氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂，加入鹽*，浸出液中主要含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Mg2+，經過淨化後，在淨化液中加入碳**銨，使錳離子沉澱，生成MnCO3，最後得到高純度MnCO3。

 (1)根據圖1在500℃時錳的浸出率較高、根據圖2焙燒時間60min時錳的浸出率較高、根據圖3=1.1時錳的浸出率較高，因此最佳的焙燒温度、焙燒時間、分別為500 ℃、60 min、1.1，故*為：500 ℃；60 min；1.1；

(2)①根據幾種氧化劑氧化能力的強弱順序為(NH4)2S2O8>H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+，為了不引入新的雜質，氧化劑X宜選擇MnO2，故*為：B；

②根據*氧化物沉澱的條件：Al3+、Fe3+完全沉澱的pH分別為4.7、3.2；Mn2+、Mg2+開始沉澱的pH分別為8.1、9.1，調節pH時，主要是沉澱Fe3+ 、Al3+，不能影響Mn2+，故pH的最低值為4.7，故*為：4.7；

③當CaF2、MgF2 兩種沉澱共存時，若溶液中c(Ca2+) =1.0×10-5mol/L，根據Ksp(CaF2)和Ksp(MgF2)可知，c (F-)==mol/L，則Ksp(MgF2)=c(Mg2+)×c2 (F-)，則c(Mg2+)== mol/L =3.5×10-6 mol/L，故*為：3.5×10-6；

(3) 碳**溶液的鹼*較強，c(OH-)較大，會產生Mn(OH)2沉澱，因此“沉錳”過程中，不用碳**溶液替代NH4HCO3溶液，故*為：碳**溶液中的c(OH-)較大，會產生Mn(OH)2沉澱；

(4) 根據[Mn(PO4)2]3- +Fe2+=Mn2+ +Fe3+ +2PO43-可知，[Mn(PO4)2]3-的物質的量與硫*亞鐵銨的物質的量相等，則[Mn(PO4)2]3-的物質的量與硫*亞鐵銨的物質的量=0.2000mol/L×0.02L=0.004mol，根據錳元素守恆，0.5000g碳*錳粗產品中碳*錳的物質的量=0.004mol，碳*錳粗產品的純度=×100%=92.00%，若滴定終點時發現滴定管尖嘴處產生了氣泡，導致標準溶液的體積偏小，則[Mn(PO4)2]3-的物質的量偏小，測得的碳*錳粗產品的純度偏低，故*為：92.00%；偏低。

知識點：電離平衡 水解平衡

題型：實驗,探究題