Question

【題目】（一種由天然MnO2礦與MnS礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素的氧化物）制備高純碳酸錳工藝如下：

已知：相關金屬離子形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下：

金屬離子	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+	Zn2+	Ni2+
開始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

⑴“反應1”中MnO2與MnS反應的化學方程式為______。

⑵“反應1”后所得沉淀物中除S外，一定還含有的氧化物是______（填化學式）。

⑶“除雜2”后溶液中c(Zn2+)＝1×105 mol·L1，則溶液中c(Ni2+)＝______mol·L1。[已知：Ksp(ZnS)＝2×1022，Ksp(NiS)＝1×1024]

⑷“濾渣”的成分為______（填化學式）；“濾液”中所含溶質的主要成分為___（填化學式）。

⑸將部分MnCO3溶于稀硫酸，所得溶液電解可制得MnO2循環使用。寫出電解時所發生反應的離子方程式：______。

Answer 1

【答案】MnO2＋MnS＋2H2SO4＝2MnSO4＋S＋2H2O SiO2 5×10－8 MgF2 Na2SO4、(NH4)2SO4 Mn2＋＋2H2O MnO2↓+ 2H＋+H2↑

【解析】

根據流程：二氧化錳粉與硫化錳礦（還含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）在硫酸中酸浸，主要的反應為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，SiO2不溶于硫酸，過濾，得到的固體含有S和SiO2，濾液含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Zn2+、Ni2+，加入MnO2將Fe2+氧化為Fe3+，加入氨水調節pH4.7～6之間，除去Fe3+、Al3+，除雜1為Fe（OH）3、Al（OH）3，濾液中加入Na2S除去Zn2+和Ni2+，除雜2的主要成分是NiS和ZnS，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+，除雜3的濾渣為MgF2，加入碳酸氫銨發生反應：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，沉錳后濾液主要含有Na2SO4、(NH4)2SO4。

(1) “反應1”中二氧化錳與硫化錳反應為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，

答案為：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；

⑵Si元素以SiO2的形式存在，SiO2不溶于硫酸， “反應1”后所得沉淀物中除S外，一定還含有的氧化物是SiO2，

答案為：SiO2；

⑶“除雜2”后溶液中c(Zn2+)＝1×105 mol·L1，則c(S2-)=，

c(Ni2+)=，

答案為：5×10－8；

⑷根據分析，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+，除雜3的濾渣為MgF2，加入碳酸氫銨發生反應：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，沉錳后濾液主要含有Na2SO4、(NH4)2SO4，

答案為：MgF2；Na2SO4、(NH4)2SO4；

⑸將部分MnCO3溶于稀硫酸，得硫酸錳溶液，電解可制得MnO2，電解時所發生反應的離子方程式：Mn2＋＋2H2O MnO2↓+ 2H＋+H2↑。

答案為：Mn2＋＋2H2O MnO2↓+ 2H＋+H2↑。