Question

【題目】工業(yè)上采用氯化銨焙燒菱錳礦制備高純度碳酸錳，工藝流程如下：

己知相關(guān)信息如下：

①菱猛礦的主要成分是MnCO3，還含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②氫氧化物沉淀的條件:Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.7、3 2；Mn2+、Mg2+開始沉淀的pH分別為8.1、9.1。

③“焙燒”過程的主要反應(yīng)MnCO3+2NH4Cl=MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

④常溫下，幾種難溶物的Ksp如下表所示:

難溶物	Mn(OH)2	MnCO3	CaF2	MgF2
Ksp	2.0×10-13	2.0×10-11	2.0×10-10	7.0×10-11

（1）分析圖1、圖2、圖3，最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、m(NH4Cl)/m(美錳礦粉)分別為____、____、____。

（2） “除雜”過程如下:

①已知幾種氧化劑氧化能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?/span>(NH4)2S2O3>H2O2 >Cl 2>MnO2 >Fe2+，則氧化劑X宜選擇_________(填字母)。

A. (NH4)2S2O3 B. MnO2 C. H2O2 D. Cl 2

②調(diào)節(jié)pH時(shí)，pH 可取的最低值為_____________。

③當(dāng)CaF2、MgF2兩種沉淀共存時(shí)，若溶液中c(Ca2+)=1.0×10-3mol/L，則c(Mg2+)=____mol/L。

（3）“沉錳”過程中,不用碳酸納溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是__________。

（4）測(cè)定碳酸錳粗產(chǎn)品的純度。實(shí)驗(yàn)步驟:

①稱取0.5000g碳酸錳粗產(chǎn)品于300mL錐形瓶中，加少量水濕潤(rùn)，再加25mL磷酸，移到通風(fēng)櫥內(nèi)加熱至240℃，停止加熱，立即加入2 g硝酸銨，保溫，充分反應(yīng)后，粗產(chǎn)品中的碳酸錳全部轉(zhuǎn)化為[Mn(PO4)2]3-，多余的硝酸銨全部分解。用氮?dú)廒s盡錐形瓶?jī)?nèi)的氮氧化物，冷卻至室溫。

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，然后用濃度為0.2000mol/L的硫酸亞鐵銨[(NH4)Fe(SO4)2]標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,發(fā)生的反應(yīng)為[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2PO43-。到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為20.00mL。

計(jì)算:碳酸錳粗產(chǎn)品的純度=___________。

誤差分析:若滴定終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴處產(chǎn)生了氣泡，則測(cè)得的碳酸錳粗產(chǎn)品的純度_____(填“偏高”“偏低”或 “無影響”)。

Answer 1

【答案】 500℃ 60min 1.1 B 4.7 3.5×10-6 碳酸鈉溶液中的c(OH-)較大，會(huì)產(chǎn)生Mn(OH)2沉淀 92.00% 偏低

【解析】（1）圖1隨著溫度升高錳浸出率增大，到500℃達(dá)最高為95%，圖2隨著時(shí)間的增大，錳浸出率增大，到60min達(dá)最大為95%，圖3隨著m(NH4Cl)/m(美錳礦粉)增大，錳浸出率增大，到1.1達(dá)最大為95%，最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、m(NH4Cl)/m(美錳礦粉)分別為500℃、60min、1.1；（2）①已知幾種氧化劑氧化能力的強(qiáng)弱順序?yàn)?/span>(NH4)2S2O3>H2O2>Cl2>MnO2>Fe2+，氧化劑X的加入是為了將亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子水解產(chǎn)生氫氧化鐵而除去，試劑的加入不能引入新的雜質(zhì)，宜選擇MnO2，反應(yīng)產(chǎn)生錳離子，且過量時(shí)不溶可隨沉淀過濾除去，答案選B；②調(diào)節(jié)pH時(shí)，是為了除去氧化后溶液中的Al3+、Fe3+，必須使Al3+、Fe3+完全沉淀，則pH可取的最低值為4.7；③當(dāng)CaF2、MgF2兩種沉淀共存時(shí)，若溶液中c(Ca2+)=1.0×10-3mol/L，則c2(F-)===2.0×10-7，c(Mg2+)===3.5×10-6mol/L；（3）碳酸鈉溶液中的c(OH-)較大，會(huì)產(chǎn)生Mn(OH)2沉淀，故“沉錳”過程中，不用碳酸納溶液替代NH4HCO3溶液；（4）①設(shè)碳酸錳粗產(chǎn)品的純度為x，根據(jù)錳原子守恒及反應(yīng)[Mn(PO4)2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2PO43-可得關(guān)系式為：

MnCO3~~~~~ Mn2+~~~~~~~ Fe2+~~~~~~~~~(NH4)Fe(SO4)2

115g 1mol

0.5000xg 0.2000mol/L×20.00mL×10-3L/mL=4.0×10-3 mol

=，解得x=92.00%；若滴定終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴處產(chǎn)生了氣泡，則所用標(biāo)準(zhǔn)液的體積讀數(shù)偏小，根據(jù)c（待測(cè)）=可知，測(cè)得的碳酸錳粗產(chǎn)品的純度偏低。