碳酸锰,俗称“锰白”,是生产电讯器材软磁铁氧体的原料,也是制备Mn 2 O 3 、MnO 2 等锰的氧化物的重要

碳酸锰,俗称“锰白”,是生产电讯器材软磁铁氧体的原料,也是制备Mn 2 O 3 、MnO 2 等锰的氧化物的重要原料,工业上有广泛的用途.工业上以软锰矿(主要成分MnO 2 )和黄铁矿(主要成分FeS 2 )为主要原料制备碳酸锰(MnCO 3 难溶,分解温度较高)的一种工艺流程如图: 已知:几种金属离子沉淀的pH如表 Fe 2+ Fe 3+ Cu 2+ Mn 2+ 开始沉淀的pH 7.5 3.2 5.2 8.8 完全沉淀的pH 9.7 3.7 7.8 10.4 回答下列问题:(1)为了提高溶浸工序中原料的浸出效率,可以采取的措施有( )A.适当升高温度 B.搅拌 C.研磨矿石 D.加入足量的蒸馏水(2)溶浸过程中发生的主要反应如下,请完成并配平该反应的离子方程式.2FeS 2 +15MnO 2 +____________=______Fe 3+ +____________+____________+______SO 4 2- (3)除铁工序中,先加入适量的软锰矿,其作用是,再加入石灰调节溶液的pH的范围为______.(4)净化工序的目的是除去溶液中的Cu 2+ 、Ca 2+ 等杂质.若测得滤液中c(F - )=0.01 mol?Lˉ 1 ,滤液中残留c(Ca 2+ )=______mol?L -1 .[已知:K sp (CaF 2 )=1.46×10ˉ 10 ](5)沉锰工序中,298K、c(Mn 2+ )为1.05 mol?Lˉ 1 时,实验测得MnCO 3 的产率与溶液pH、反应时间关系如图.对比不同反应条件下的曲线,仅据图中信息,你能获得的结论是______(6)副产品的主要成分______.
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(1)升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解,所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率,可以采取的措施有:适当升高温度,搅拌,研磨矿石,故答案为:ABC;
(2)FeS 2 与MnO 2 反应后生成Fe 3+ 、Mn 2+ 和SO 4 2- ,1molFeS 2 失去15mol电子,1molMnO 2 得到2mol电子,根据得失电子守恒,FeS 2 的计量数为2,MnO 2 的计量数为15,则生成的Fe 3+ 计量数为2,SO 4 2- 的计量数为4,Mn 2+ 的计量数为15,根据电荷守恒可知反应物中有H + ,根据原子守恒可知生成物有H 2 O;所以离子方程式配平为:
2Fe 2+ +15MnO 2 +28H + =2Fe 3+ +14H 2 O+15Mn 2+ +4SO 4 2 ,
故答案为:2;15;28;H + ;2;14;H 2 O、15;Mn 2+ ;4;
(3)由表中数据可知三价铁离子完全的沉淀的PH为3.7,铜离子开始沉淀的范围为5.2,所以加入石灰调节溶液的pH的范围为3.7~5.2,
故答案为:3.7~5.2;
(4)已知KK sp (CaF 2 ))=1.46×10 -10 ,c(F - )=0.01 mol?L -1 ,则c(Ca 2+ )=c Ksp c 2 ( F - ) = 1.46×1 0 -10 0.0
1
2 =1.46×10 -6 mol?L -1 ,
故答案为:1.46×10 -6 ;
(5)根据MnCO
3 的产率与溶液pH、反应时间关系如图可知:pH等于7.0时反应到达平衡所用时间最短,即反应速率最快,且MnCO 3 产率最高,
故答案为:pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO 3 产率最高;
(6)溶浸过程中发生的反应生成硫酸根离子,后来又加入了硫化铵、碳酸氢铵,所以产品中含有(NH
4 ) 2 SO 4 ,故答案为:(NH 4 ) 2 SO 4 .

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