Question

（16分）工业上可用软锰矿（主要成分是MnO 2 ）和黄铁矿（主要成分是FeS 2 ）为主要原料制备高性能磁性材

（16分）工业上可用软锰矿（主要成分是MnO 2 ）和黄铁矿（主要成分是FeS 2 ）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO 3 ）。其工业流程如下： 回答下列问题：（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一条） 。（2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，其作用是： 。（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu 2+ 、Ca 2+ 等杂质。若测得滤液中c(F - )="0.01" mol?L -1 ，滤液中残留的c(Ca 2+ )= 〔已知：K sp (CaF 2 )=1.46×10 -10 〕，（4）沉锰工序中，298K、c(Mn 2+ )为1.05 mol?L -1 时，实验测得MnCO 3 的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是 。 （5）沉锰工序中有CO 2 生成，则生成MnCO 3 的离子方程式是 。（6）从沉锰工序中得到纯净MnCO 3 的操作方法是 。副产品A的化学式是 。

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Answer 1

32．（16分） （1）搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度（答一条，2分） （2）使残余的Fe 2+ 转化为Fe 3+ （2分） （3）1.46×10 -6 mol?L -1 （2分） （4）pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO 3 的产率最高（2分） （5）Mn 2+ +2HCO 3 -  =  MnCO 3 ↓+CO 2 ↑+H 2 O（3分） （6）过滤、洗涤、干燥。（3分）     (NH 4 ) 2 SO 4 （2分）

试题分析： （1）提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，任选一条。 （2）主要成分是FeS 2 的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子，因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去，所以需要加入氧化剂软锰矿把Fe2+氧化为Fe3+，在加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀。 （3）由于流程第二步加入了石灰引入了Ca 2+ 杂质，因此除去溶液中的Cu 2+ 、Ca 2+ 等杂质可分别使用(NH 4 ) 2 S和NH 4 F，生成CuS、CaF沉淀除去。根据已知氟化钙的溶度积和c(F - )，可求c(Ca 2+ )= K sp (CaF 2 )/ c 2 (F - )=1.46×10 -6 mol?L -1 。 （4）从沉锰的图像可以看出，在已给的几个pH值条件下，pH越大得到的MnCO 3 的产率越高，且需要的时间越短，且在pH=7时，有更好的效果，因此结论是pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO 3 的产率最高。 （5）沉锰工序的溶液中有Mn 2+ ，加入碳酸氢铵，Mn 2+ 会与HCO 3 - 电离产生的CO 3 2- 结合成难溶的沉淀MnCO 3 ，从而促进HCO 3- 进一步电离产生H+，一部分HCO 3 - 又与电离得到的H + 反应生成气体CO 2 ，因此整个反应可以表达成Mn 2+ +2HCO 3 -  =  MnCO 3 ↓+CO 2 ↑+H 2 O。 （6）从沉锰工序中得到纯净MnCO 3 ，只需将沉淀析出的MnCO 3 过滤、洗涤、干燥即可。得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应，因此可以制的副产品  (NH 4 ) 2 SO 4 。

Answer 2

原题答案：32．（16分） （1）搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度（答一条，2分）

（2）使残余的Fe 2+ 转化为Fe 3+ （2分）

（3）1.46×10 -6 mol•L -1 （2分）

（4）pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO 3 的产率最高（2分）

（5）Mn 2+ +2HCO 3 - = MnCO 3 ↓+CO 2 ↑+H 2 O（3分）

（6）过滤、洗涤、干燥。（3分） (NH 4 ) 2 SO 4 （2分）