Question

【題目】工業以軟錳礦(主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質)為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業流程如下：

(1)浸錳過程中Fe2O3與SO2反應的離子方程式為Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，該反應是經歷以下兩步反應實現的。

i．Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O ii．……

寫出ii的離子方程式：______________________。

(2)過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為___________(填離子符號)

(3)氧化過程中被MnO2氧化的物質有(寫化學式)：______________________。

(4)“浸錳”反應中往往有副產物MnS2O6生成，溫度對浸錳”反應的影響如圖所示：為減少MnS2O6的生成，“浸錳”的適宜溫度是___________；向過濾Ⅱ所得的濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度不宜太高的原因是______________________。

(5)加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同時還有氣體生成，寫出反應的離子方程式：______________________。

(6)已知：pNi=－lgc(Ni2+)，常溫下，Ksp(NiCO3)=1.4×10－7，向10mL0.1mol·L－1Ni(NO3)2溶液中滴加0.1mol·L－1Na2S溶液，會產生NiS沉淀，在滴加過程中pNi與Na2S溶液體積的關系如圖所示。則在E、F、G三點中，___________點對應溶液中水電離程度最小，常溫下，在NiS和NiCO3的濁液中=______________________。

Answer 1

【答案】2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+ Mn2+ 、Fe2+ SO2(H2SO3、SO32-)、FeSO4(Fe2+) 90℃ 防止NH4HCO3受熱分解，以提高原料利用率 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+ H2O F 1.4×1014

【解析】

軟錳礦（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量雜質）為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳（MnCO3）：由流程可知軟錳礦形成礦漿，通入過量的SO2，發生反應，MnO2+SO2=MnSO4，Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，SiO2不反應，過濾，濾渣I為，濾液含有Mn2+、Fe2+，加入二氧化錳氧化亞鐵離子，反應為：2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42－，調節pH，沉淀鐵離子，過濾，濾渣II為氫氧化鐵，向濾液中加入碳酸氫銨溶液，生成MnCO3沉淀，過濾得到的濾渣中主要含有MnCO3，反應為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，通過洗滌、烘干得到MnCO3晶體，據此分析解答。

（1）Fe3+與SO2和水反應，生成Fe2+、SO42－和H+，離子方程式為2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，

故答案為：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；

（2）浸錳過程中發生反應：MnO2+SO2=MnSO4、Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2++SO42－+H2O，所以過濾Ⅰ所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為Mn2+ 、Fe2+，

故答案為：Mn2+ 、Fe2+；

（3）氧化過程中加入MnO2的目的為除去過量的SO2，生成MnSO4；同時MnO2也可以氧化FeSO4，

故答案為：SO2、FeSO4；

（4）由圖像可知，90℃時MnS2O6的生成速率相對較低，錳的浸出率相對較高，若溫度升高，MnS2O6的生成速率及錳的浸出率變化均不明顯，卻會消耗更多的能源，所以“浸錳”的適宜溫度是90℃；溫度過高時，NH4HCO3受熱易分解為NH3、CO2和H2O，導致原料利用率降低，

故答案為：90℃；防止NH4HCO3受熱分解，以提高原料利用率；

（5）加入NH4HCO3溶液后，Mn2+與HCO3-反應生成MnCO3沉淀，同時還有CO2氣體生成，反應的離子方程式為Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+ H2O，

故答案為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+ H2O；

（6）硝酸鎳是強酸弱堿鹽，硫化鈉是強堿弱酸鹽，它們都能促進水的電離。F點表示硝酸鎳和硫化鈉恰好完全反應，溶液中溶質是硝酸鈉，水的電離程度最小；

由圖可知，F點表示硝酸鎳和硫化鈉恰好完全反應，溶液中c(Ni2+)=c(S2-)=10-10.5mol/L，

則Ksp(NiS)=10－10.5×10－10.5=10-21，

NiCO3(s)＋S2-(aq)NiS(s)＋CO32-(aq)， K====1.4×1014，

故答案為：F；1.4×1014。