Question

【题目】一水硫酸锰（MnSO4H2O）是一种重要的化工中间体，工业上可由高铁菱锰矿（主要成分为MnCO3，含有FeCO3、Al2O3、MgO、CaO、SiO2等杂质）制备，部分工艺流程如下：

相关金属离子[c(Mn+)=0.1 mol·L1]形成氢氧化物沉淀的 pH范围如下：

金属离子	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9

（1）“酸浸”时高铁菱锰矿需要粉碎，并进行充分搅拌，为提高锰的浸出率还可采取的措施有_________。（写出其中一种）

（2）“氧化”时发生反应的化学方程式为________。

（3）“调pH”范围至5~6，得到滤渣2的主要成分除MnO2外还有_________。

（4）“除杂”过程中加入MnF2的目的是_________。已知：Ksp(MgF2)=5.16×10-11，Ksp(CaF2)=5.3×10-9。

（5）“沉锰”过程中发生反应的离子方程式为_________。

（6）MnSO4在水中的溶解度与温度关系如图。由MnCO3获得较纯净的MnSO4H2O 晶体的方法是：将MnCO3溶于_________，控制温度为_________以上结晶，得到MnSO4H2O晶体，洗涤、烘干。晶体烘干时温度不能过高的原因是_________。

Answer 1

【答案】升高温度或适当增大硫酸浓度 2FeSO4 + MnO2 + 2H2SO4= Fe2(SO4)3 + MnSO4 + 2H2O Al(OH)3、Fe(OH)3 除去Ca2+ 和Mg2+ Mn2+ + HCO + NH3H2O = MnCO3↓ + NH4+ + H2O 适量的稀硫酸 90℃ 防止MnSO4H2O失去结晶水

【解析】

（1）“酸浸”时高铁菱锰矿需要粉碎，并进行充分搅拌，为提高锰的浸出率，还可采取的措施有升高温度或适当增大硫酸浓度。答案为：升高温度或适当增大硫酸浓度

（2）“氧化”时，主要是利用MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的化学方程式为2FeSO4 + MnO2 + 2H2SO4= Fe2(SO4)3 + MnSO4 + 2H2O。

答案为：2FeSO4 + MnO2 + 2H2SO4= Fe2(SO4)3 + MnSO4 + 2H2O

（3）查表中数据知，“调pH”范围至5~6，可将Fe3+、Al3+转化为沉淀。得到滤渣2的主要成分除MnO2外还有Al(OH)3、Fe(OH)3。答案为：Al(OH)3、Fe(OH)3

（4）此时溶液中还存在Mg2+、Ca2+ 两种杂质离子，后续操作中没有除杂质的操作，所以“除杂”过程中加入MnF2的目的是除去Ca2+ 和Mg2+。答案为：除去Ca2+ 和Mg2+

（5）“沉锰”过程中，加入NH4HCO3和氨水，目的是将Mn2+转化为MnCO3沉淀，发生反应的离子方程式为Mn2+ + HCO + NH3H2O = MnCO3↓ + NH4+ + H2O。

答案为：Mn2+ + HCO + NH3H2O = MnCO3↓ + NH4+ + H2O

（6）MnSO4在水中的溶解度与温度关系如图。由MnCO3获得较纯净的MnSO4H2O晶体的方法是：因为要将MnCO3转化为MnSO4，所以应溶于适量的稀硫酸。

答案为：适量的稀硫酸

为降低MnSO4的溶解度，参照表中数据，需控制温度为90℃以上结晶。答案为：90℃

得到MnSO4H2O晶体，洗涤、烘干。

因为晶体受热易失去结晶水，所以晶体烘干时温度不能过高，其原因是防止MnSO4H2O失去结晶水。答案为：防止MnSO4H2O失去结晶水