Question

【題目】某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)室模擬用軟錳礦（主要成分，雜質(zhì)為鐵及銅的化合物等）制備高純碳酸錳，過程如下（部分操作和條件略）：

①緩慢向燒瓶中（見上圖）通入過量混合氣進(jìn)行“浸錳”操作，主要反應(yīng)原理為： （鐵浸出后，過量的會(huì)將還原為）

②向“浸錳”結(jié)束后的燒瓶中加入一定量純粉末。

③再用溶液調(diào)節(jié)pH為3.5左右，過濾。

④調(diào)節(jié)濾液pH為6.5-7.2，加入，有淺紅色沉淀生成，過濾、洗滌、干燥，得到高純碳酸錳。

（1）“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物的生成，溫度對(duì)“浸錳”反應(yīng)的影響如下圖，為減少的生成，“浸錳”的適宜溫度是___________。

圖1 溫度對(duì)錳浸出率的影響 圖2 浸錳溫度與生成率的關(guān)系

（2）查閱表1，③中調(diào)pH為3.5時(shí)沉淀的主要成分是________。②中加入一定量純粉末的主要作用是_________，相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式為_______。

表1：生成相應(yīng)氫氧化物的pH

物質(zhì)
開始沉淀pH	2.7	7.6	8.3	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8	6.7

（3）③中所得的濾液中含有，可添加過量的難溶電解質(zhì)MnS除去，經(jīng)過濾，得到純凈的。用平衡移動(dòng)原理解釋加入MnS的作用__________。

（4）④中加入后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________。

Answer 1

【答案】 150℃（或150℃以上） 將氧化為，將過量的氧化除去 ， 生成的比更難溶，促進(jìn)MnS不斷溶解，平衡右移，使除去

【解析】（1）從圖中得到150℃以上，副產(chǎn)物就不會(huì)生成了，同時(shí)錳的浸出率也是接近100%，所以選擇150℃（或150℃以上）。

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，pH=3.5時(shí)，得到的主要是氫氧化鐵沉淀，所以上一步中加入MnO2的目的是為了氧化亞鐵離子（題目中說：鐵浸出后，過量的會(huì)將還原為）。反應(yīng)為： ，考慮到題目認(rèn)為得到亞鐵離子是因?yàn)槎�氧化硫過量，所以加入的二氧化錳也可以將過量的二氧化硫氧化，反應(yīng)為： 。

（3）MnS投入水中的沉淀溶解平衡為：，溶液中的銅離子會(huì)結(jié)合硫離子形成CuS沉淀，從而使反應(yīng)平衡不斷向右移動(dòng)，將MnS沉淀轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，再經(jīng)過濾就可以達(dá)到除去Cu2+的目的。當(dāng)然能進(jìn)行如上轉(zhuǎn)化的前提是：CuS的溶解度更小。

（4）加入碳酸氫銨生成碳酸錳沉淀，則Mn2+結(jié)合了碳酸氫根電離的碳酸根離子，即使電離平衡：HCO3－H+ + CO32－，正向移動(dòng)，電離的H+再結(jié)合HCO3-得到CO2，方程式為：