Question

【題目】磁性材料產業是21世紀各國競相發展的高科技支柱產業之一，作為信息產業和機電工業的重要基礎功能材料，磁性材料廣泛應用于電子信息、軍事技術等領域。碳酸錳主要用于制備軟磁鐵氧體，工業上以軟錳礦(主要成分為MnO2)和黃鐵礦(主要成分為FeS2)為主要原料制備碳酸錳的主要工藝流程如下：

已知：幾種金屬離子沉淀的pH如下表。

	Fe2＋	Fe3＋	Cu2＋	Mn2＋
開始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.2	3.7	7.8	10.4

回答下列問題：

(1)為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，采取的措施不合理的有________。

A．攪拌 B．適當升高溫度

C．研磨礦石 D．加入足量的蒸餾水

(2)溶浸過程中主要產生的離子為Fe3＋、Mn2＋、SO42-，請寫出主要反應的離子方程式：___________；浸取后的溶液中含有少量Fe2＋、Cu2＋、Ca2＋，則在加入石灰調節溶液的pH從而使鐵元素被完全沉淀前，加入適量的軟錳礦目的是______________________，加入石灰調節溶液pH的范圍為____________________。

(3)凈化工序的目的是除去溶液中的Cu2＋、Ca2＋等雜質，故濾渣主要是________(填化學式)和CaF2。若測得濾液中c(F－)為0.01mol·L－1，則濾液中殘留c(Ca2＋)為________mol·L－1[已知：Ksp(CaF2)＝1.46×10－10]。

(4)有人認為凈化工序中使用NaF會引起污染，建議用(NH4)2CO3代替NaF，但是用(NH4)2CO3代替NaF的缺點是______________________________________。

(5)如圖為黃鐵礦的質量分數對錳浸出率的影響，僅據圖中信息，黃鐵礦的質量分數應保持在________%左右。

Answer 1

【答案】D 2FeS2+15MnO2＋28H+=2Fe3＋＋14H2O+15Mn2＋＋4SO42- 使殘余Fe2+轉化為Fe3＋ 3.7＜pH＜5.2 CuS 1.46×10－6 會使Mn2＋沉淀進入濾渣，降低碳酸錳的產率 40

【解析】

由流程圖可知，酸浸時，軟錳礦中MnO2和黃鐵礦中FeS2在硫酸溶液中反應，反應生成硫酸鐵、硫酸錳和水；氧化除鐵時，先加入適量的軟錳礦主要是使二價鐵離子氧化為鐵離子，再加入石灰調節溶液的pH在3.7＜pH＜5.2范圍，使鐵離子沉淀完全；凈化時，加入硫化鈉溶液和氟化鈉溶液除去溶液中的Cu2＋、Ca2＋等雜質；沉錳時，加入氨水和碳酸氫鈉溶液，使溶液中錳離子轉化為碳酸錳沉淀。

（1）升高溫度、攪拌、減小固體的顆粒等均能加速固體的溶解，所以為了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有適當升高溫度，攪拌，研磨礦石，適當提高稀硫酸的濃度等，加入足量的蒸餾水會降低稀硫酸的濃度，降低溶浸工序中原料的浸出效率，故答案為：D；

（2）酸性條件下，FeS2與MnO2反應生成硫酸鐵、硫酸錳和水，反應的離子方程式配平為： 2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42；加入適量的軟錳礦主要是使二價鐵離子氧化為鐵離子，再加入石灰調節溶液的pH在3.7＜pH＜5.2范圍，使鐵離子沉淀完全，故答案為：2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42；使殘余Fe2+轉化為Fe3＋；3.7＜pH＜5.2；

（3）凈化工序時，加入硫化鈉溶液，硫化鈉與銅離子反應生成硫化銅沉淀；加入氟化鈉溶液，氟化鈉與鈣離子反應生成氟化鈣沉淀；已知Ksp（CaF2））=1.46×10-10，c（F-）=0.01 molL-1 ，則c（Ca2+）==1.46×10-6molL-1，故答案為：CuS；1.46×10-6；

（4）氟化錳溶于水，碳酸錳不溶于水，若用(NH4)2CO3代替NaF ，(NH4)2CO3能與溶液中錳離子反應生成碳酸錳沉淀，降低碳酸錳的產率，故答案為：會使Mn2＋沉淀進入濾渣，降低碳酸錳的產率；

（5）由圖可知，黃鐵礦的質量分數在40左右%時，錳浸出率較高，故答案為：40。