Question

碳酸錳，俗稱“錳白”，是生產電訊器材軟磁鐵氧體的原料，也是制備Mn₂O₃、MnO₂等錳的氧化物的重要原料，工業(yè)上有廣泛的用途．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（MnCO₃難溶，分解溫度較高）的一種工藝流程如圖：

已知：幾種金屬離子沉淀的pH如表

	Fe2+	Fe3+	Cu2+	Mn2+
開始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.7	3.7	7.8	10.4

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．適當升高溫度   B．攪拌     C．研磨礦石     D．加入足量的蒸餾水
（2）溶浸過程中發(fā)生的主要反應如下，請完成并配平該反應的離子方程式．2FeS₂+15MnO₂+

 

 

=

 

Fe³⁺+

 

 

+

 

 

+

 

SO₄^2-
（3）除鐵工序中，先加入適量的軟錳礦，其作用是，再加入石灰調節(jié)溶液的pH的范圍為

 

．
（4）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等雜質．若測得濾液中c（F^-）=0.01 mol?Lˉ¹ ，濾液中殘留c（Ca²⁺）=

 

mol?L^-1．[已知：K_sp（CaF₂）=1.46×10ˉ¹⁰]
（5）沉錳工序中，298K、c（Mn²⁺）為1.05 mol?Lˉ¹時，實驗測得MnCO₃的產率與溶液pH、反應時間關系如圖．對比不同反應條件下的曲線，僅據圖中信息，你能獲得的結論是

 

（6）副產品的主要成分

 

．

Answer 1

考點：難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質

專題：電離平衡與溶液的pH專題

分析：（1）根據影響固體溶解的因素分析；
（2）根據得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒分析配平；
（3）根據三價鐵離子沉淀的PH范圍判斷；
（4）根據KK_sp（CaF₂）和c（F^-）求算鈣離子濃度；
（5）根據MnCO₃的產率與溶液pH、反應時間關系如圖分析；
（6）根據溶液中含有的離子分析副產品的主要成分．

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：適當升高溫度，攪拌，研磨礦石，故答案為：ABC；
（2）FeS₂與MnO₂反應后生成Fe³⁺、Mn²⁺和SO₄^2-，1molFeS₂失去15mol電子，1molMnO₂得到2mol電子，根據得失電子守恒，FeS₂的計量數為2，MnO₂的計量數為15，則生成的Fe³⁺計量數為2，SO₄^2-的計量數為4，Mn²⁺的計量數為15，根據電荷守恒可知反應物中有H⁺，根據原子守恒可知生成物有H₂O；所以離子方程式配平為：
2FeS₂+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄²，
故答案為：2；15；28；H⁺；2；14；H₂O、15；Mn²⁺；4；
（3）由表中數據可知三價鐵離子完全的沉淀的PH為3.7，銅離子開始沉淀的范圍為5.2，所以加入石灰調節(jié)溶液的pH的范圍為3.7～5.2，
故答案為：3.7～5.2；
（4）已知KK_sp（CaF₂））=1.46×10^-10，c（F^-）=0.01 mol?L^-1 ，則c（Ca²⁺）=c

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MnCO₃的產率與溶液pH、反應時間關系如圖可知：pH等于7.0時反應到達平衡所用時間最短，即反應速率最快，且MnCO₃產率最高，
故答案為：pH等于7.0時反應速率最快，且MnCO₃產率最高；
（6）溶浸過程中發(fā)生的反應生成硫酸根離子，后來又加入了硫化銨、碳酸氫銨，所以產品中含有（NH₄）₂SO₄，故答案為：（NH₄）₂SO₄．

點評：本題以工業(yè)流程圖為依托，考查了實驗條件的選擇、離子方程式的書寫、Ksp的計算等，題目難度中等，解題關鍵是合理分析題中生成流程及表中離子完全沉淀時的數據的含義，試題培養(yǎng)了學生分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．