Question

工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO₂的工藝流程如下:

有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表:

氫氧化物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Pb(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

請回答下列問題:

(1)酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)酸浸后的溶液中含有Mn²⁺、S,另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等,其除雜過程如下:

①加入MnO₂將Fe²⁺氧化,其離子反應(yīng)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②加入CaO將溶液的pH調(diào)到5.2~6.0,其主要目的是　　　　　　　　。 

③加入BaS,除去Cu²⁺、Pb²⁺后,再加入NaF溶液,除去　　　。 

(3)從溶液A中回收的主要物質(zhì)是　　　　　,該物質(zhì)常用作化肥。 

(4)MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄,可以用稀硫酸處理,將其轉(zhuǎn)化為MnSO₄和MnO₂,然后再用氧化劑將Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂,制得優(yōu)質(zhì)MnO₂。寫出Mn₃O₄與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　。 

Answer 1

規(guī)范答題:(1)增大接觸面積,加快反應(yīng)速率(或使反應(yīng)更充分)

(2)①2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O

②除去Fe³⁺、Al³⁺

③Ca²⁺

(3)(NH₄)₂SO₄

(4)Mn₃O₄+2H₂SO₄2MnSO₄+MnO₂+2H₂O

解析:(2)①結(jié)合題目的文字描述,可知主要反應(yīng)物為Fe²⁺和MnO₂,主要產(chǎn)物為Fe³⁺和Mn²⁺,然后結(jié)合溶液呈酸性進(jìn)行配平。②結(jié)合表中信息,可以確定pH調(diào)到5.2~6.0的目的是除去Fe³⁺、Al³⁺。另外,結(jié)合③中描述,也能判斷出②的目的是除去Fe³⁺、Al³⁺。③一方面,由于溶液中含有大量S,能結(jié)合Ba²⁺形成沉淀,所以加入NaF的目的不是除去Ba²⁺。另一方面,由于CaSO₄微溶于水,溶液中必然含有較多Ca²⁺,只能靠外加NaF溶液除去,CaF₂是一種難溶的物質(zhì)。(3)結(jié)合溶液中主要元素和信息中“化肥”的提示,可知A是(NH₄)₂SO₄。(4)結(jié)合題意,可知錳有+2和+4價兩種常見價態(tài)。而Mn₃O₄的組成與Fe₃O₄類似,應(yīng)為+2和+4價錳的復(fù)合化合物,根據(jù)正負(fù)化合價代數(shù)和為零的原則,可以寫成2MnO·MnO₂。