工业上采用氨化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳*锰，工艺流程如下:已知相关信息如下：①菱锰矿的主要成分是MnCO3，还...

问题详情：

工业上采用氨化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳*锰，工艺流程如下:

已知相关信息如下：

①菱锰矿的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素。

②*氧化物沉淀的条件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.7、3.2；Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。

③“焙烧”过程的主要反应:MnCO3+2NH4C1MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。

④常温下，几种难溶物的Ksp如下表所示:

(1)分析图1、图2、图3，最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为_____、_____、_____、。

(2)“除杂“过程如下:

①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+，则氧化剂X宜选择_______(填字母)。

A. (NH4)2S2O8 2      C.H2O2      D. Cl2

②调节pH时，pH可取的最低值为________。

③当CaF2、MgF2 两种沉淀共存时，若溶液中c(Ca2+) =1.0×10-5mol/L，则c(Mg2+) =_____mol/L。

(3)“沉锰”过程中，不用碳**溶液替代NH4HCO3溶液，可能的原因是____________。

(4)测定碳*锰粗产品的纯度。实验步骤:

①称取0.5000g碳*锰粗产品于300mL作锥形瓶中，加少量水湿润。再加25mL**，移到通风橱内加热至240℃，停止加热，立即加入2g**铵，保温，充分反应后，粗产品中的碳*锰全部转化为Mn(PO4)2]3-，多余的**铵全部分解。用氨气赶尽锥形瓶内的氮氧化物，冷却至室温。

②将上述锥形瓶中的溶液加水稀释至100mL，滴加2～3滴指示剂，然后用浓度为0.2000mol/L的硫*亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]标准溶液滴定，发生的反应为：

[Mn(PO4)2]3- +Fe2+=Mn2+ +Fe3+ +2PO43-。到达滴定终点时，消耗的硫*亚铁铵标准溶液的体积为20.00mL。

计算:碳*锰粗产品的纯度=________。

误差分析:若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，则测得的碳*锰粗产品的纯度_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

【回答】

【*】    (1). 500 ℃    (2). 60 min    (3). 1.1    (4). B    (5). 4.7    (6). 3.5×10-6    (7). 碳**溶液中的c(OH-)较大，会产生Mn(OH)2沉淀    (8). 92.00%    (9). 偏低

【解析】菱锰矿的主要成分是MnCO3，还含少量Fe、Al、Ca、Mg等元素，与*化铵混合研磨后煅烧的固体中含有*化锰、四氧化三铁、氧化铝、氧化钙和氧化镁，加入盐*，浸出液中主要含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Mn2+、Mg2+，经过净化后，在净化液中加入碳**铵，使锰离子沉淀，生成MnCO3，最后得到高纯度MnCO3。

 (1)根据图1在500℃时锰的浸出率较高、根据图2焙烧时间60min时锰的浸出率较高、根据图3=1.1时锰的浸出率较高，因此最佳的焙烧温度、焙烧时间、分别为500 ℃、60 min、1.1，故*为：500 ℃；60 min；1.1；

(2)①根据几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为(NH4)2S2O8>H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+，为了不引入新的杂质，氧化剂X宜选择MnO2，故*为：B；

②根据*氧化物沉淀的条件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分别为4.7、3.2；Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1，调节pH时，主要是沉淀Fe3+ 、Al3+，不能影响Mn2+，故pH的最低值为4.7，故*为：4.7；

③当CaF2、MgF2 两种沉淀共存时，若溶液中c(Ca2+) =1.0×10-5mol/L，根据Ksp(CaF2)和Ksp(MgF2)可知，c (F-)==mol/L，则Ksp(MgF2)=c(Mg2+)×c2 (F-)，则c(Mg2+)== mol/L =3.5×10-6 mol/L，故*为：3.5×10-6；

(3) 碳**溶液的碱*较强，c(OH-)较大，会产生Mn(OH)2沉淀，因此“沉锰”过程中，不用碳**溶液替代NH4HCO3溶液，故*为：碳**溶液中的c(OH-)较大，会产生Mn(OH)2沉淀；

(4) 根据[Mn(PO4)2]3- +Fe2+=Mn2+ +Fe3+ +2PO43-可知，[Mn(PO4)2]3-的物质的量与硫*亚铁铵的物质的量相等，则[Mn(PO4)2]3-的物质的量与硫*亚铁铵的物质的量=0.2000mol/L×0.02L=0.004mol，根据锰元素守恒，0.5000g碳*锰粗产品中碳*锰的物质的量=0.004mol，碳*锰粗产品的纯度=×100%=92.00%，若滴定终点时发现滴定管尖嘴处产生了气泡，导致标准溶液的体积偏小，则[Mn(PO4)2]3-的物质的量偏小，测得的碳*锰粗产品的纯度偏低，故*为：92.00%；偏低。

知识点：电离平衡 水解平衡

题型：实验,探究题