Question

【題目】工業(yè)采用氯化銨焙燒菱錳礦制備高純碳酸錳的流程如圖所示：

已知：①菱錳礦的主要成分是MnCO3，其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。

②Al3＋、Fe3＋沉淀完全的pH分別為4.7、3.2，Mn2＋、Mg2＋開(kāi)始沉淀的pH分別為8.1、9.1。

③焙燒過(guò)程中主要反應(yīng)為MnCO3＋2NH4Cl MnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。

(1)結(jié)合圖1、2、3，分析焙燒過(guò)程中最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、m(NH4Cl)/m(菱錳礦粉)分別為____________、____________、____________。

(2)對(duì)浸出液凈化除雜時(shí)，需先加入MnO2將Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，再調(diào)節(jié)溶液pH的范圍__，將Fe3＋和Al3＋變?yōu)槌恋矶�除去，然后加�?/span>NH4F將Ca2＋、Mg2＋變?yōu)榉�化物沉淀除去�?/span>

(3)“碳化結(jié)晶”步驟中，加入碳酸氫銨時(shí)反應(yīng)的離子方程式為____。

(4)上述流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是________。

(5)現(xiàn)用滴定法測(cè)定浸出液中Mn2＋的含量。實(shí)驗(yàn)步驟：稱取1.000 g試樣，向其中加入稍過(guò)量的磷酸和硝酸，加熱使反應(yīng)2Mn2＋＋NO3-＋4PO43-＋2H＋2[Mn(PO4)2]3－＋NO2-＋H2O充分進(jìn)行并除去多余的硝酸；加入稍過(guò)量的硫酸銨，發(fā)生反應(yīng)NO2-＋NH4+===N2↑＋2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，用2.00 mol·L－110.00 mL硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，發(fā)生的反應(yīng)為[Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-；用0.10 mol·L－110.00 mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去過(guò)量的Fe2＋。

①酸性K2Cr2O7溶液與Fe2＋反應(yīng)(還原產(chǎn)物是Cr3＋)的離子方程式為___________。

②試樣中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

Answer 1

【答案】500 ℃ 60 min 1.10 4.7≤pH<8.1 Mn2＋＋2HCO3-===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O NH4Cl 6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 77%

【解析】

(1)根據(jù)圖像分析，焙燒溫度在500 ℃以上、焙燒時(shí)間在60 min以上、在1.1以上，錳浸出率超過(guò)90% ；

(2)凈化除雜的目的是將Fe3＋和Al3＋變?yōu)槌恋沓�去，并且保證Mn2＋不能沉淀；

(3)“碳化結(jié)晶”步驟中，碳酸氫銨與錳離子反應(yīng)生成碳酸錳沉淀和二氧化碳?xì)怏w；

(4)根據(jù)流程圖分析可循環(huán)使用的物質(zhì)；

(5) ①根據(jù)得失電子守恒書寫酸性K2Cr2O7溶液與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式；

②根據(jù)關(guān)系式Mn2＋～[Mn(PO4)2]3－～Fe2＋計(jì)算錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

(1)根據(jù)圖像分析，焙燒溫度在500 ℃以上、焙燒時(shí)間在60 min以上、在1.1以上，錳浸出率超過(guò)90% ，所以焙燒過(guò)程中最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、分別為500 ℃、60 min、 1.10；

(2)凈化除雜的目的是將Fe3＋和Al3＋變?yōu)槌恋沓�去，并且保證Mn2＋不能沉淀，所以調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為4.7≤pH<8.1；

(3)“碳化結(jié)晶”步驟中，碳酸氫銨與錳離子反應(yīng)生成碳酸錳沉淀和二氧化碳?xì)怏w，反應(yīng)離子方程式是Mn2＋＋2HCO3-===MnCO3↓＋CO2↑＋H2O；

(4)根據(jù)流程圖，可循環(huán)使用的物質(zhì)是NH4Cl；

(5) ①根據(jù)得失電子守恒，酸性K2Cr2O7溶液與Fe2＋反應(yīng)的離子方程式是6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O；

②Cr2O72-的物質(zhì)的量是0.10 mol·L－1×0.01L=0.001mol，反應(yīng)6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O消耗Fe2＋的物質(zhì)的量是0.006mol， [Mn(PO4)2]3－＋Fe2＋===Mn2＋＋Fe3＋＋2PO43-消耗Fe2＋的物質(zhì)的量是2.00 mol·L－1×0.01L－0.006mol=0.014mol，根據(jù)Mn2＋～[Mn(PO4)2]3－～Fe2＋，可知Mn2＋的物質(zhì)的量是0.014mol，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。