Question

【題目】工業(yè)以軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì)）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）。其工業(yè)流程如下：

（1）浸錳過程中Fe2O3與SO2反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2++ SO42－+ H2O，該反應(yīng)是經(jīng)歷以下兩步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。

ⅰ：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3++3H2O ⅱ: ......

寫出ⅱ的離子方程式：____________________________________________。

（2）過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為_______（填離子符號）。

（3）氧化過程中被MnO2氧化的物質(zhì)有（寫化學(xué)式）：____________________。

（4）“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成，溫度對“浸錳”反應(yīng)的影響如圖所示，為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是_________；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度不宜太高的原因是______________________。

（5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應(yīng)的離子方程式：_____________________。

（6）生成的MnCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗(yàn)洗滌是否完全的方法是_________________________________。

Answer 1

【答案】2Fe3++ SO2+2H2O= 2Fe2+ + SO42－+4H+ Mn2+ Fe2+ SO2（H2SO3）、 FeSO4 90℃ 防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 取1-2mL最后一次洗液于試管，滴加鹽酸酸化BaCl2溶液，若無白沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈

【解析】

分析一下工業(yè)流程：浸錳過程通入過量的SO2，將Mn4+和Fe3+還原成Mn2+和Fe2+，過濾Ⅰ所得濾渣為SiO2，加入MnO2氧化，此時溶液中可以被氧化的物質(zhì)有Fe2+和未反應(yīng)的SO2，調(diào)PH是為了將上一步氧化生成的Fe3+沉淀下來與Mn2+分離，加入NH4HCO3溶液將Mn2+沉淀下來，再經(jīng)過一系列步驟可得到純的MnCO3。

（1）用總反應(yīng)離子方程式減去反應(yīng)ⅰ可得反應(yīng)ⅱ2Fe3++ SO2+2H2O= 2Fe2+ + SO42－+4H+ ；

（2）過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為上一步SO2將Mn4+和Fe3+還原成Mn2+和Fe2+，所以答案為Mn2+ 、 Fe2+；

（3）氧化過程中溶液中具有還原性的物質(zhì)有Fe2+和未反應(yīng)的SO2，被MnO2氧化的物質(zhì)有SO2（H2SO3）、 FeSO4；

（4）從圖像中可以看出，隨著溫度的升高，副產(chǎn)物MnS2O6生成率越來越低，當(dāng)溫度到達(dá)90℃，生成率基本不變，再升高溫度意義不大，并且耗能，故“浸錳”的適宜溫度是90℃，NH4HCO3溶液時在一定溫度下會分解成NH3和CO2，向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度不宜太高的原因是防止NH4HCO3受熱分解，提高原料利用率；

（5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，可判斷出氣體為CO2，不可能為NH3，應(yīng)為如果生成NH3，則得不到MnCO3沉淀，反應(yīng)的離子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

（6）檢驗(yàn)洗滌是否完全，需要檢驗(yàn)最后一次洗滌液是否存在溶液中的粒子，這里選擇SO42-，檢驗(yàn)試劑選擇BaCl2溶液，故方法為取1-2mL最后一次洗液于試管，滴加鹽酸酸化BaCl2溶液，若無白沉淀產(chǎn)生，則洗滌干凈。