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【题目】工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示:

已知:①菱锰矿的主要成分是MnCO3,其中含FeCaMgAl等元素。

Al3Fe3沉淀完全的pH分别为4.73.2Mn2Mg2开始沉淀的pH分别为8.19.1

③焙烧过程中主要反应为MnCO32NH4Cl MnCl22NH3↑+CO2↑+H2O

(1)结合图123,分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、m(NH4Cl)/m(菱锰矿粉)分别为____________________________________

(2)对浸出液净化除杂时,需先加入MnO2Fe2转化为Fe3,再调节溶液pH的范围__,将Fe3Al3变为沉淀而除去,然后加入NH4FCa2Mg2变为氟化物沉淀除去。

(3)“碳化结晶”步骤中,加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为____

(4)上述流程中可循环使用的物质是________

(5)现用滴定法测定浸出液中Mn2的含量。实验步骤:称取1.000 g试样,向其中加入稍过量的磷酸和硝酸,加热使反应2Mn2NO3-4PO43-2H2[Mn(PO4)2]3NO2-H2O充分进行并除去多余的硝酸;加入稍过量的硫酸铵,发生反应NO2-NH4+===N2↑+2H2O以除去NO2-;加入稀硫酸酸化,用2.00 mol·L110.00 mL硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定,发生的反应为[Mn(PO4)2]3Fe2===Mn2Fe32PO43-;用0.10 mol·L110.00 mL酸性K2Cr2O7溶液恰好除去过量的Fe2

①酸性K2Cr2O7溶液与Fe2反应(还原产物是Cr3)的离子方程式为___________

②试样中锰的质量分数为________

【答案】500 60 min 1.10 4.7≤pH<8.1 Mn22HCO3-===MnCO3CO2H2O NH4Cl 6Fe2Cr2O72-14H===6Fe32Cr37H2O 77%

【解析】

(1)根据图像分析,焙烧温度在500 ℃以上、焙烧时间在60 min以上、在1.1以上,锰浸出率超过90% ;

(2)净化除杂的目的是将Fe3+和Al3+变为沉淀除去,并且保证Mn2+不能沉淀;

(3)“碳化结晶”步骤中,碳酸氢铵与锰离子反应生成碳酸锰沉淀和二氧化碳气体;

(4)根据流程图分析可循环使用的物质;

(5) ①根据得失电子守恒书写酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程式;

②根据关系式Mn2+~[Mn(PO4)2]3-~Fe2+计算锰的质量分数;

(1)根据图像分析,焙烧温度在500 ℃以上、焙烧时间在60 min以上、在1.1以上,锰浸出率超过90% ,所以焙烧过程中最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为500 ℃、60 min、 1.10;

(2)净化除杂的目的是将Fe3+和Al3+变为沉淀除去,并且保证Mn2+不能沉淀,所以调节溶液pH的范围为4.7≤pH<8.1;

(3)“碳化结晶”步骤中,碳酸氢铵与锰离子反应生成碳酸锰沉淀和二氧化碳气体,反应离子方程式是Mn2++2HCO3-===MnCO3↓+CO2↑+H2O;

(4)根据流程图,可循环使用的物质是NH4Cl;

(5) ①根据得失电子守恒,酸性K2Cr2O7溶液与Fe2+反应的离子方程式是6Fe2++Cr2O72-+14H===6Fe3++2Cr3++7H2O;

②Cr2O72-的物质的量是0.10 mol·L-1×0.01L=0.001mol,反应6Fe2++Cr2O72-+14H===6Fe3++2Cr3++7H2O消耗Fe2+的物质的量是0.006mol, [Mn(PO4)2]3-+Fe2+===Mn2++Fe3++2PO43-消耗Fe2+的物质的量是2.00 mol·L-1×0.01L-0.006mol=0.014mol,根据Mn2+~[Mn(PO4)2]3-~Fe2+,可知Mn2+的物质的量是0.014mol,锰的质量分数为

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N2

H2

NH3

投料Ⅰ

1.0 mol/L

3.0 mol /L

0

投料Ⅱ

0.5 mol/L

1.5 mol/L

1.0 mol/L

①按投料Ⅰ进行反应,测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%,则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_____________

②按投料Ⅱ进行反应,起始时反应进行的方向为________(填“正向”或“逆向”)。

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(2)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时,合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。

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①按投料Ⅰ进行反应,测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%,则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_____________

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③若升高温度,则合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(2)L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时,合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。

ⅰ X代表的物理量是______

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