Question

【題目】工業(yè)上采用氯化銨熔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，其余為Fe、Ca、Mg、Al等元素。②部分陽離子沉淀時(shí)溶液的pH；

離子	Al3+	Fe3+	Ca2+	Mn2+	Mg2+
開始沉淀的pH	4.1	2.2	10.6	8.1	9.1
沉淀完全的pH	4.7	3.2	13.1	10.1	11.1

③焙燒過程中主要反應(yīng)為MnCO3+2NH4C1MCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O

（1）合1、2、3，分析焙燒過程中最佳的焙燒溫度、焙燒時(shí)間、c(NH4C1)/c(菱錳礦粉)分別為______、______、______。

（2）對浸出液凈化除雜時(shí)，需先加入MnO2，作用是______，再調(diào)節(jié)溶液pH的最大范圍為______，將Fe3+和Al3+變?yōu)槌恋砻娉�去，然后加人NH4F將Ca2+、Mg2+變?yōu)檠趸�物沉淀除去�?/span>

（3）”碳化結(jié)品”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______（填化學(xué)式）。

（5）現(xiàn)用滴定法測定產(chǎn)品中錳的含量。實(shí)驗(yàn)步驟：稱取4.000g試樣，向其中加入稍過量的磷酸和硝酸，加熱使產(chǎn)品中MnO2完全轉(zhuǎn)化為[Mn（PO4）2]3-（其中NO3-轉(zhuǎn)化為NO2-）；加入稍過量的硫酸，發(fā)生反應(yīng)NO2-+NH4+=N2↑+2H2O以除去NO2-；加入稀硫酸酸化，再加入60.00mL0.500molL-1硫酸亞鐵銨溶液，發(fā)生的反應(yīng)為[Mn（PO4）2]3-+Fe2+=Mn2++Fe3++2PO43-；用5.00mL0.500molL-1酸性K2Cr2O7溶液恰好除去過量的Fe2+。

①酸性K2Cr2O7溶液與Fe2+反應(yīng)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℃ 60min 1.10 將Fe2+氧化為Fe3+ 4.7≤pH<9.1 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O NH4Cl 6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 20.625%

【解析】

（1）結(jié)合三幅圖像，浸出率達(dá)到一定高度后再該變量時(shí)變化不明顯時(shí)的臨界點(diǎn)；

（2）為了通過調(diào)節(jié)pH使溶液中的鐵變?yōu)槌恋恚瑒t需要把亞鐵離子氧化為鐵離子；為了完全使溶液中的Fe3+、Al3+變?yōu)槌恋�，而不影�?/span>Ca2+、Mg2+，則pH應(yīng)大于等于4.7，小于9.1；

（3）凈化除雜后溶液中的錳離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸錳沉淀、二氧化碳?xì)怏w與水；

（4）通過流程可知，可以循環(huán)利用的物質(zhì)為氯化銨；

（5）①酸性K2Cr2O7溶液中的Cr為+6價(jià)，反應(yīng)中變?yōu)?3價(jià)，亞鐵離子變?yōu)?3價(jià)，反應(yīng)的離子反應(yīng)式：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；②加熱的硫酸亞鐵銨中的亞鐵離子分兩部分，與[Mn(PO4)2]3－和K2Cr2O7反應(yīng)，n（Fe2+）：n（Cr2O72-）=6：1，n1（Fe2+）=6×0.5mol/L×0.005L=0.015mol，n2（Fe2+）：n（[Mn(PO4)2]3－）=1：1，n2（Fe2+）= n（[Mn(PO4)2]3－）=0.500mol/L×0.060L-0.015mol=0.015mol，根據(jù)Mn原子守恒，則m（Mn）=0.015mol×55g/mol=0.825g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.825/4=0.20625=20.625%；

（1）結(jié)合三幅圖像，浸出率達(dá)到一定高度后再該變量時(shí)變化不明顯時(shí)的臨界點(diǎn)，則焙燒溫度為500℃，焙燒時(shí)間為60min，的值為1.10；

（2）為了通過調(diào)節(jié)pH使溶液中的鐵變?yōu)槌恋�，則需要把亞鐵離子氧化為鐵離子；為了完全使溶液中的Fe3+、Al3+變?yōu)槌恋�，而不影�?/span>Ca2+、Mg2+，則pH應(yīng)大于等于4.7，小于9.1，答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；4.7≤pH<9.1；

（3）凈化除雜后溶液中的錳離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸錳沉淀、二氧化碳?xì)怏w與水，反應(yīng)的離子方程式為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

（4）通過流程可知，可以循環(huán)利用的物質(zhì)為氯化銨，答案為：NH4Cl；

（5）①酸性K2Cr2O7溶液中的Cr為+6價(jià)，反應(yīng)中變?yōu)?3價(jià)，亞鐵離子變?yōu)?3價(jià)，反應(yīng)的離子反應(yīng)式：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O；②加熱的硫酸亞鐵銨中的亞鐵離子分兩部分，與[Mn(PO4)2]3－和K2Cr2O7反應(yīng)，n（Fe2+）：n（Cr2O72-）=6：1，n1（Fe2+）=6×0.5mol/L×0.005L=0.015mol，n2（Fe2+）：n（[Mn(PO4)2]3－）=1：1，n2（Fe2+）= n（[Mn(PO4)2]3－）=0.500mol/L×0.060L-0.015mol=0.015mol，根據(jù)Mn原子守恒，則m（Mn）=0.015mol×55g/mol=0.825g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.825/4=0.20625=20.625%；