Question

【題目】磁性材料產業是21世紀各國競相發展的高科技支柱產業之一，磁性材料廣泛用于電子信息、軍事技術等領域。碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業上用氯化銨焙燒菱錳礦粉制備高純度碳酸錳的工藝流程如下：

已知：①菱錳礦粉的主要成分是MnCO3，還含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②相關金屬Mn+離子c(Mn+) ═ 0.1 mol L -1形成M(OH) n沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+	Ca2+	Mn2+
開始沉淀的pH	1.5	3.8	6.3	9.6	10.6	8.8
沉淀完全的pH	2.8	5.2	8.3	11.6	12.6	10.8

回答下列問題：

（1）“焙燒”時發生的主要反應的化學方程式為_____________________________。

（2）浸出液“凈化除雜”過程如下：①加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+；②調節溶液pH，將Al3+、Fe3+變為沉淀除去，調節pH范圍為__________③加入NH4F將___________離子(填離子符號)沉淀除去。

（3）碳化結晶時，反應的離子方程式為_____________________________________。

（4）碳化結晶過程中不能用碳酸銨溶液代替碳酸氫銨溶液可能的原因是________________。流程中能循環利用的物質除了氯化銨之外還有____________。

（5）測定碳酸錳產品的純度。

稱取0.5000 g碳酸錳產品于錐形瓶中，加25.00 mL磷酸，加熱，碳酸錳全部轉化為[Mn(PO4)2]3-，冷卻至室溫。加水稀釋至100 mL，滴加2～3滴指示劑，然后用濃度為0.2000 mol·L-1的硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]標準溶液滴定（反應為：[Mn(PO4)2]3- +Fe2+ ═Mn2+ +Fe3++2PO43-）。重復操作3次，記錄數據如下表：

滴定次數	0.2000 mol·L-1的硫酸亞鐵銨標準溶液讀數（mL）
	滴定前	滴定后
1	0.10	20.20
2	1.32	21.32
3	1.05	20.95

則產品的純度=__________，若滴定終點時發現滴定管尖嘴處產生了氣泡，則測得的碳酸錳粗產品的純度_______(填“偏高”“ 偏低”或“無影響”)。

Answer 1

【答案】MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O 5.2≤pH<8.8 Ca2+、Mg2+ Mn2＋＋2HCO3－MnCO3＋CO2↑＋H2O 碳酸根離子水解程度大，碳酸銨溶液中c(OH-)較大，易產生Mn(OH)2沉淀 CO2 92.00% 偏低

【解析】

（1）“焙燒”時, MnCO3與NH4Cl反應，生成MnCl2等。

（2）讓Al3+、Fe3+完全沉淀，pH>5.2，不讓Mn2+生成沉淀，pH<8.8；③加入NH4F，將Ca2+、Mg2+離子沉淀除去。

（3）碳化結晶時，Mn2＋與HCO3－在加熱條件下反應，生成MnCO3等。

（4）碳化結晶過程中不能用碳酸銨溶液代替碳酸氫銨溶液，主要是防止生成Mn(OH)2沉淀。流程中能循環利用的物質除了氯化銨之外還有CO2。

（5）三次滴定，硫酸亞鐵銨標準溶液的平均體積為20.00mL，由反應式可以建立以下關系式：MnCO3——[Mn(PO4)2]3- ——[(NH4)2Fe(SO4)2]，n(MnCO3)=n(FeSO4)= 0.2000 mol·L-1×0.02L=0.004mol，產品的純度為。若滴定終點時發現滴定管尖嘴處產生了氣泡，則標準液消耗體積的讀數偏小，由此可確定測得的碳酸錳粗產品的純度變化。

（1）“焙燒”時，反應的方程式為MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O。答案為：MnCO3＋2NH4ClMnCl2＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O；

（2）讓Al3+、Fe3+完全沉淀，pH>5.2，不讓Mn2+生成沉淀，pH<8.8；③加入NH4F，讓將Ca2+、Mg2+離子沉淀除去。答案為：5.2≤pH<8.8；Ca2+、Mg2+；

（3）碳化結晶時，Mn2＋與HCO3－在加熱條件下反應，生成MnCO3等，反應的離子方程式為Mn2＋＋2HCO3－MnCO3＋CO2↑＋H2O。答案為：Mn2＋＋2HCO3－MnCO3＋CO2↑＋H2O；

（4）碳化結晶過程中不能用碳酸銨溶液代替碳酸氫銨溶液，主要是防止碳酸根離子水解程度大，碳酸銨溶液中c(OH-)較大，易產生Mn(OH)2沉淀。流程中能循環利用的物質除了氯化銨之外還有CO2。答案為：碳酸根離子水解程度大，碳酸銨溶液中c(OH-)較大，易產生Mn(OH)2沉淀；CO2；

（5）三次滴定，硫酸亞鐵銨標準溶液的平均體積為20.00mL，由反應式可以建立以下關系式：MnCO3——[Mn(PO4)2]3- ——[(NH4)2Fe(SO4)2]，n(MnCO3)=n(FeSO4)= 0.2000 mol·L-1×0.02L=0.004mol，產品的純度為= 92.00%。答案為：92.00%；若滴定終點時發現滴定管尖嘴處產生了氣泡，則標準液消耗體積的讀數偏小，測得的碳酸錳粗產品的純度偏低。答案為：偏低。