Question

【题目】（一种由天然MnO2矿与MnS矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素的氧化物）制备高纯碳酸锰工艺如下：

已知：相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	Mn2+	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+	Zn2+	Ni2+
开始沉淀的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“反应1”中MnO2与MnS反应的化学方程式为______。

⑵“反应1”后所得沉淀物中除S外，一定还含有的氧化物是______（填化学式）。

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

⑷“滤渣”的成分为______（填化学式）；“滤液”中所含溶质的主要成分为___（填化学式）。

⑸将部分MnCO3溶于稀硫酸，所得溶液电解可制得MnO2循环使用。写出电解时所发生反应的离子方程式：______。

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】

根据流程：二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）在硫酸中酸浸，主要的反应为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，SiO2不溶于硫酸，过滤，得到的固体含有S和SiO2，滤液含有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Mg2+、Zn2+、Ni2+，加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水调节pH4.7～6之间，除去Fe3+、Al3+，除杂1为Fe（OH）3、Al（OH）3，滤液中加入Na2S除去Zn2+和Ni2+，除杂2的主要成分是NiS和ZnS，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+，除杂3的滤渣为MgF2，加入碳酸氢铵发生反应：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，沉锰后滤液主要含有Na2SO4、(NH4)2SO4。

(1) “反应1”中二氧化锰与硫化锰反应为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O，

答案为：MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；

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

答案为：SiO2；

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

c(Ni2+)=，

答案为：5×10－8；

⑷根据分析，加入MnF2生成MgF2沉淀除去Mg2+，除杂3的滤渣为MgF2，加入碳酸氢铵发生反应：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，沉锰后滤液主要含有Na2SO4、(NH4)2SO4，

答案为：MgF2；Na2SO4、(NH4)2SO4；

⑸将部分MnCO3溶于稀硫酸，得硫酸锰溶液，电解可制得MnO2，电解时所发生反应的离子方程式：Mn2＋＋2H2O MnO2↓+ 2H＋+H2↑。

答案为：Mn2＋＋2H2O MnO2↓+ 2H＋+H2↑。