Question

工業上以碳酸錳礦為主要原料生產MnO₂的工藝流程如下：
有關氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表：

氫氧化物	Al（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Cu（OH）2	Pb（OH）2	Mn（OH）2
開始沉淀的pH	3.3	1.5	6.5	4.2	8.0	8.3
沉淀完全的pH	5.2	3.7	9.7	6.7	8.8	9.8

 
請問答下列問題：
（1）酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是                  。
（2）酸浸后的溶液中含有Mn²⁺、 SO₄^2-，另含有少量Fe²⁺、Fe³⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺等，其除雜過程如下：
①加入MnO₂將Fe²⁺氧化，其離子反應方程式為                     。 ②加入CaO將溶液的pH調到5.2～6.0，其主要目的是               。
③加入BaS，除去Cu²⁺、Pb²⁺后，再加入NaF溶液，除去                    。
（3）從溶液A中回收的主要物質是           ，該物質常用作化肥。（4）MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸處理，將其轉化為MnSO₄和MnO₂，然后再用氧化劑將Mn²⁺轉化為MnO₂，制得優質MnO₂，寫出Mn₃O₄與稀硫酸反應的化學方程式                     。

Answer 1

（1）增大接觸面積，加快反應速率（使反應更充分）
（2）①2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O
②除去Fe³⁺,A1³⁺
③Ca²⁺
（3）(NH₄)₂SO₄
（4）Mn₃O₄+2H₂SO₄=2MnSO₄+MnO₂+2H₂O

（1）將反應物粉碎的作用是增大接觸面積，加快反應速率，使反應更充分；
（2）pH調到5.2～6.0，其主要目的是除去Fe³⁺、A1³⁺和部分Cu²⁺；
③溶液中除去Fe²⁺、Fe³⁺、A1³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺，但第②加入了Ca²⁺，再加入NaF溶液，顯然是除去Ca²⁺；
（3）流程得到的是碳酸錳沉淀，溶液中主要剩余NH₄⁺和SO₄^2-，故回收的物質是(NH₄)₂SO₄。
（4）由MnO₂粗品中含有少量Mn₃O₄，可以用稀硫酸處理，將其轉化為MnSO₄和MnO₂，可知反應物為Mn₃O₄和稀硫酸，生成物為MnSO₄和MnO₂，反應方程式可寫成：Mn₃O₄+H₂SO₄→MnSO₄+MnO₂，根據原子守恒，還應有水生成，故可寫出：Mn₃O₄+H₂SO₄→MnSO₄+MnO₂+H₂O，利用化合價法和原子守恒配平方程式得：Mn₃O₄+2H₂SO₄=2MnSO₄+MnO₂+2H₂O