Question

【題目】磁性材料產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)各國競相發(fā)展的高科技支柱產(chǎn)業(yè)之一，作為信息產(chǎn)業(yè)和機電工業(yè)的重要基礎(chǔ)功能材料，磁性材料廣泛用于電子信息、軍事技術(shù)等領(lǐng)域。碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業(yè)上以軟錳礦(主要成分為MnO2)和黃鐵礦(主要成分為FeS2)為主要原料制備碳酸錳的主要工藝流程如下：

已知：幾種金屬離子沉淀的pH如下表。

	Fe2＋	Fe3＋	Cu2＋	Mn2＋
開始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.2	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，采取的措施不合理的有________。

A．?dāng)嚢?B．適當(dāng)升高溫度 C．研磨礦石 D．加入足量的蒸餾水

（2）溶浸過程中主要產(chǎn)生的金屬陽離子為Fe3＋、Mn2＋，浸取后的溶液中含有少量Fe2＋、Cu2＋、Ca2＋，則在加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH從而使鐵元素被完全沉淀前，加入適量的軟錳礦，其發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________，加入石灰調(diào)節(jié)溶液pH的范圍為____________________。

（3）凈化工序的目的是除去溶液中的Cu2＋、Ca2＋等雜質(zhì)，故濾渣主要是________(填化學(xué)式)和CaF2。若測得濾液中c(F－)為0.01mol·L－1，則濾液中殘留c(Ca2＋)為________mol·L－1[已知：Ksp(CaF2)＝1.46×10－10]。

（4）有人認(rèn)為凈化工序中使用NaF會引起污染，建議用(NH4)2CO3代替NaF，但是用(NH4)2CO3代替NaF的缺點是______________________________________。

（5）下圖為黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對錳浸出率的影響，僅據(jù)圖中信息，黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在________％左右。

Answer 1

【答案】D MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O 3.7~5.2 CuS 1.46×10－6 會使Mn2＋沉淀進入濾渣，降低碳酸錳的產(chǎn)率 40

【解析】

由流程可知軟錳礦（主要成分MnO2）和黃鐵礦加入硫酸酸浸過濾得到浸出液，調(diào)節(jié)溶液pH，使鐵離子全部沉淀，過濾得到浸出液中主要含有Cu2＋、Ca2＋等雜質(zhì)，加入硫化鈉和氟化鈉，除去Cu2＋、Ca2＋過濾，在濾液中加入碳酸氫銨和氨水過濾得到混合溶液加熱趕出氨氣結(jié)晶析出得到硫酸銨，濾渣為碳酸錳，通過洗滌、烘干得到硫酸錳晶體。

（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(dāng)升高溫度，攪拌，研磨礦石，采取的措施不合理的為D；

（2）加入適量的軟錳礦，為了將亞鐵離子氧化為鐵離子，便于沉淀而除去，其發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 MnO2＋2Fe2＋＋4H＋＝2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O； 由表中數(shù)據(jù)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pH為5.2，所以加入石灰調(diào)節(jié)溶液的pH的范圍為3.7～5.2；

（3）濾渣主要是CuS和CaF2，若測得濾液中c(F－)為0.01mol·L－1，則濾液中殘留c(Ca2＋)為Ksp(CaF2)÷c2(F－)=1.46×10－10÷(0.01)2=1.46×10－6 mol·L－1；

（4）碳酸錳難溶，用(NH4)2CO3代替NaF的缺點是會使Mn2＋沉淀進入濾渣，降低碳酸錳的產(chǎn)率；

（5）由圖可讀出，黃鐵礦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在40％左右.