工業(yè)上用軟錳礦(主要成分是 MnO2,還含有少量鋁、銅的氧化物等雜質(zhì))和黃鐵礦(主要成分是 FeS2,還含有硅、鋁的氧化物等雜質(zhì))制備碳酸錳并回收硫酸銨,其主要工藝流程如下:
已知金屬離子從開始形成氫氧化物沉淀,到沉淀完全時(shí)溶液的pH如下表:
金屬離子 | Fe2+ | Fe3+ | Al3+ | Cu2+ | Zn2+ | Mn2+ |
開始沉淀 pH | 7.5 | 2.7 | 4.1 | 5.9 | 5.9 | 7.8 |
完全沉淀 pH | 9.5 | 3.7 | 5.4 | 6.9 | 8.9 | 11.4 |
①20~80 min內(nèi),浸出Mn元素的主要離子方程式為
3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O
3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O
。②80~100 min時(shí),F(xiàn)e2+濃度上升的原因可能是
80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少
80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少
。(2)“除雜”時(shí)使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是
Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH4)2SO4中帶有Na+雜質(zhì)
Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH4)2SO4中帶有Na+雜質(zhì)
。(3)①“碳化”時(shí)需要50℃水浴加熱,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
2HCO3-+Mn2+ MnCO3↓+H2O+CO2↑
50
℃
2HCO3-+Mn2+ MnCO3↓+H2O+CO2↑
。50
℃
②實(shí)際制取MnCO3時(shí),一般選擇氨水-NH4HCO3混合溶液代替NH4HCO3固體,這樣改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是
增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率
增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率
。(4)某同學(xué)欲以某粗碳酸錳(含少量 Fe2O3、ZnO)為原料,制備MnSO4?H2O晶體。已知pH>11時(shí)Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。圖2給出MnSO4?H2O的溶解度隨溫度變化的曲線圖。請結(jié)合題給信息補(bǔ)充完整由粗碳酸錳制備MnSO4?H2O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟:稱取一定質(zhì)量的粗碳酸錳,加入足量的稀硫酸充分反應(yīng),
邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過濾,洗滌干燥
邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過濾,洗滌干燥
。(實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑:1.0mol?L-1NaOH溶液、稀硫酸)【答案】3MnO2+2FeS2+12H+=3Mn2++4S+2Fe3++6H2O;80~100min時(shí),錳浸出率很高,剩余MnO2較少,F(xiàn)eS2浸出的Fe2+與MnO2接觸機(jī)會(huì)減少;Na2S為強(qiáng)堿弱酸鹽溶液堿性強(qiáng),部分Mn2+會(huì)生成Mn(OH)2沉淀,同時(shí)會(huì)在(NH4)2SO4中帶有Na+雜質(zhì);2HCO3-+Mn2+ MnCO3↓+H2O+CO2↑;增大c(CO32-),吸收CO2氣體,防止溶液外溢造成危險(xiǎn)或提高NH4HCO3的利用率;邊攪拌邊逐滴滴加1.0mol?L-1NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為3.7≤pH<7.8,F(xiàn)e3+完全沉淀,Mn2+還沒有沉淀,過濾除去氫氧化鐵;向?yàn)V液中滴加1.0mol?L-1NaOH溶液,調(diào)節(jié)pH≥11.4,使Mn2+沉淀完全,殘留的Zn2+轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-,過濾、洗滌;向?yàn)V渣中加入適量的稀硫酸至固體完全溶解得硫酸錳溶液;溫度控制100℃左右蒸發(fā)結(jié)晶,出現(xiàn)大量晶體后,控制溫度在40℃趁熱過濾,洗滌干燥
50
℃
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:49引用:1難度:0.5
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發(fā)布:2025/1/6 7:30:5組卷:26引用:2難度:0.9 -
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(1)用足量(NH4)2SO4溶液和氨水“浸出”鋅焙砂。
①“浸出”前,鋅焙砂預(yù)先粉碎的目的是
②通過“浸出”步驟,鋅焙砂中的ZnO轉(zhuǎn)化為[Zn(NH3)4]2+,該反應(yīng)的離子方程式為
(2)“浸出”時(shí)As2O3轉(zhuǎn)化為。“除砷”步驟①中用(NH4)2S2O8作氧化劑,步驟①反應(yīng)的離子方程式為AsO3-3
(3)“除重金屬”時(shí),加入BaS溶液。濾渣Ⅱ中含有的主要物質(zhì)是
(4)“蒸氨”時(shí)會(huì)出現(xiàn)白色固體ZnSO4?Zn(OH)2,運(yùn)用平衡移動(dòng)原理解釋原因:
(5)“沉鋅”步驟①中加入足量NH4HCO3溶液將白色固體轉(zhuǎn)化為ZnCO3的離子方程式為
(6)“煅燒”步驟中,不同溫度下,ZnCO3分解的失重曲線和產(chǎn)品ZnO的比表面積變化情況如圖1、圖2所示。
已知:?。腆w失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%。樣品起始質(zhì)量-剩余固體質(zhì)量樣品起始質(zhì)量
ⅱ.比表面積指單位質(zhì)量固體所具有的總面積;比表面積越大,產(chǎn)品ZnO的活性越高。
①280℃時(shí)煅燒ZnCO3,300min后固體失重質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.3%,則ZnCO3的分解率為
②根據(jù)圖1和圖2,獲得高產(chǎn)率(ZnCO3分解率>95%)、高活性(ZnO比表面積>40m2?g-1)產(chǎn)品ZnO的最佳條件是
a.恒溫280℃,60~120min
b.恒溫300℃,240~300min
c.恒溫350℃,240~300min
d.恒溫550℃,60~120min
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