Question

碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業(yè)上以軟錳礦（主要成分MnO₂）和黃鐵礦（主要成分FeS₂）為主要原料制備碳酸錳的一種工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有

 

A．?dāng)嚢?nbsp;                        B．適當(dāng)升高溫度
C．研磨礦石                     D．適當(dāng)提高稀硫酸的濃度
（2）溶浸過程中發(fā)生的主要反應(yīng)如下，請(qǐng)完成并配平該反應(yīng)的離子方程式．

 

FeS₂+

 

MnO₂+

 

 

=

 

Fe³⁺+

 

Mn²⁺+

 

SO₄²ˉ+

 

 

（3）除鐵工序中，在加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH前，加入適量的軟錳礦，其作用是

 

．
（4）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等雜
質(zhì)．若測(cè)得濾液中c（Fˉ）=0.01mol?Lˉ¹，濾液中殘
留c（Ca²⁺）=

 

．[已知：K_sp（CaF₂）=1.46×10ˉ¹⁰]
（5）沉錳工序中，298K、c（Mn²⁺）為1.05mol?Lˉ¹時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得MnCO₃的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如圖所示．對(duì)比不同反應(yīng)條件下的曲線，僅據(jù)圖中信息，你能獲得的結(jié)論是

 

．

（6）副產(chǎn)品A的一種用途是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),氧化還原反應(yīng)方程式的配平,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專題：氧化還原反應(yīng)專題,電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）根據(jù)影響固體溶解的因素分析，提高溶浸工序中原料的浸出效率是為了加快固體溶解；
（2）根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒分析配平書寫離子方程式，元素化合價(jià)變化，鐵元素從+2價(jià)變化為鐵離子，硫元素從-1價(jià)變化為+6價(jià)，二氧化錳做氧化劑，錳元素化合價(jià)從+4價(jià)變化為+2價(jià)，電荷守恒和原子守恒配平缺項(xiàng)物質(zhì)和系數(shù)；
（3）根據(jù)在加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH前，加入適量的軟錳礦主要是為了把殘留的亞鐵離子氧化，使二價(jià)鐵離子氧化為鐵離子；
（4）根據(jù)K_sp（CaF₂）和c（F^-），寫出溶度積常數(shù)表達(dá)式求算鈣離子濃度；
（5）根據(jù)MnCO₃的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如圖分析，縱軸是碳酸錳的產(chǎn)率，橫軸為時(shí)間，不同PH時(shí)的產(chǎn)率變化曲線分析判斷，PH越大，產(chǎn)率越大，曲線越陡反應(yīng)速率越大分析；
（6）根據(jù)溶液中含有的離子分析副產(chǎn)品的主要成分為銨鹽，可以做氮肥化肥．

解答： 解：（1）升高溫度、攪拌、減小固體的顆粒等均能加速固體的溶解，所以為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：適當(dāng)升高溫度，攪拌，研磨礦石，適當(dāng)提高稀硫酸的濃度；
故答案為：ABCD；
（2）FeS₂與MnO₂反應(yīng)后生成Fe³⁺、Mn²⁺和SO₄^2-，1molFeS₂失去15mol電子，1molMnO₂得到2mol電子，根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)eS₂的計(jì)量數(shù)為2，MnO₂的計(jì)量數(shù)為15，則生成的Fe³⁺計(jì)量數(shù)為2，SO₄^2-的計(jì)量數(shù)為4，Mn²⁺的計(jì)量數(shù)為15，根據(jù)電荷守恒可知反應(yīng)物中有H⁺，根據(jù)原子守恒可知生成物有H₂O；所以離子方程式配平為：
2Fe²⁺+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄²，
故答案為：2；15；28H⁺；2；15；4；14H₂O；
（3）加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子沉淀完全，在加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH前，加入適量的軟錳礦主要是使二價(jià)鐵離子氧化為鐵離子；
故答案為：使殘余Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺
（4）已知K_sp（CaF₂））=1.46×10^-10，c（F^-）=0.01 mol?L^-1 ，則c（Ca²⁺）=

Ksp

c2(F-)

=

1.46×10-10

0.012

=1.46×10^-6mol?L^-1，
故答案為：1.46×10^-6；
（5）根據(jù)MnCO₃的產(chǎn)率與溶液pH、反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如圖可知：pH等于7.0時(shí)反應(yīng)到達(dá)平衡所用時(shí)間最短，即反應(yīng)速率最快，且MnCO₃產(chǎn)率最高，
故答案為：pH等于7.0時(shí)反應(yīng)速率最快，且MnCO₃產(chǎn)率最高；
（6）溶浸過程中發(fā)生的反應(yīng)生成硫酸根離子，后來又加入了硫化銨、碳酸氫銨，所以產(chǎn)品中含有（NH₄）₂SO₄，可以做化肥；
故答案為：化肥等；

點(diǎn)評(píng)：本題以工業(yè)流程圖為依托，考查了實(shí)驗(yàn)條件的選擇、離子方程式的書寫、Ksp的計(jì)算等，題目難度中等，解題關(guān)鍵是合理分析題中生成流程及表中離子完全沉淀時(shí)的數(shù)據(jù)的含義，試題培養(yǎng)了學(xué)生分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．