Question

【題目】四氧化三錳(Mn3O4)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)軟磁材料、催化材料制備領(lǐng)域。一種以低品位錳礦(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)為原料生產(chǎn)Mn3O4的工藝流程如圖：

已知：

回答下列問(wèn)題：

(1) MnOOH中Mn元素的化合價(jià)為________。

(2)“溶浸”中H2O2的作用是________。

(3)“濾渣2”的主要成分有________。

(4)“母液”中溶質(zhì)的主要成分是________，循環(huán)利用該物質(zhì)的方案是________。

(5)“氧化”時(shí)，將固體加入水中，70℃水浴加熱，通空氣氧化，將固體全部轉(zhuǎn)化為Mn3O4。Mn(OH)2生成Mn3O4反應(yīng)的化學(xué)方程式為________。反應(yīng)后溶液的________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】+3 將+3價(jià)Mn元素還原成Mn2+ Fe(OH)3、Al(OH)3 (NH4)2SO4 加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環(huán)到沉錳和溶浸中或加H2SO4生成NH4HSO4循環(huán)到溶浸中 減小

【解析】

錳礦粉(含MnCO3、Mn2O3、MnOOH及少量Fe2O3、Al2O3、SiO2)加入NH4HSO4、H2O2溶浸，MnCO3、Mn2O3、MnOOH轉(zhuǎn)化為Mn2+，Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+、Al3+，SiO2不溶而成濾渣1；加入Mn(OH)2調(diào)節(jié)pH=5，此時(shí)Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3，成濾渣2；加入氨水沉錳，此時(shí)錳轉(zhuǎn)化為Mn(OH)2、Mn2(OH)2SO4，通空氣氧化，70℃水浴加熱，即得到Mn3O4。

(1)MnOOH中O元素為-2價(jià)，H元素為+1價(jià)，根據(jù)正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算，Mn的化合價(jià)為+3價(jià)；

(2)“溶浸”中，有一部分Mn由+3價(jià)降為+2價(jià)，所以H2O2的作用是將+3價(jià)的Mn還原為Mn2+；

(3)由上述分析可知，“濾渣2”的主要成分為Fe(OH)3、Al(OH)3；

(4)由上述分析，“母液”溶質(zhì)為(NH4)2SO4，循環(huán)利用該物質(zhì)的方案是：加熱到213~308℃分解生成氨氣和NH4HSO4，分別循環(huán)到沉錳和溶浸中或加H2SO4生成NH4HSO4循環(huán)到溶浸中；

(5)氧化時(shí)，Mn(OH)2利用70℃水浴加熱，通空氣氧化，生成Mn3O4，反應(yīng)方程式為，Mn(OH)2呈堿性，Mn3O4難溶于水，反應(yīng)結(jié)束后Mn(OH)2的濃度降低，所以反應(yīng)后溶液pH減小。