高純氯化錳(MnCl2)在電子技術(shù)和精細(xì)化工領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種由粗錳粉(含磷酸鹽、硅酸鹽、鐵、鉛等)制備高純氯化錳的工藝流程如下(部分操作和條件略)。
Ⅰ.將粗錳粉加入鹽酸中充分反應(yīng),再加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH=6,過濾;
Ⅱ.向Ⅰ所得濾液中加入H2O2酸性溶液,充分反應(yīng)后加入MnCO3調(diào)節(jié)pH=3,過濾;
Ⅲ.向Ⅱ所得濾液中通入H2S氣體,待充分反應(yīng)后加熱一段時間,冷卻后過濾;
Ⅳ.濃縮、結(jié)晶、分離、干燥,得到產(chǎn)品
(1)氯化錳中錳元素的化合價是
+2
+2
。
(2)步驟Ⅰ中去除了磷酸鹽和硅酸鹽,且對磷酸鹽的去除效果比硅酸鹽好,這與酸性H3PO4>H2SiO3有關(guān)。從原子結(jié)構(gòu)角度解釋酸性H3PO4>H2SiO3原因:P元素原子半徑較小,得電子能力強(qiáng),非金屬性強(qiáng),則最高價含氧酸的酸性H3PO4>H2SiO3
P元素原子半徑較小,得電子能力強(qiáng),非金屬性強(qiáng),則最高價含氧酸的酸性H3PO4>H2SiO3
。
(3)步驟Ⅰ所得濾液中的金屬離子主要含有Mn2+、Fe2+和Pb2+等,且Pb2+不被H2O2氧化。
已知:生成氫氧化物沉淀的pH
|
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
Mn(OH)2 |
Pb(OH)2 |
開始沉淀時 |
6.5 |
1.5 |
8.1 |
6.5 |
完全沉淀時 |
8.3 |
2.8 |
10.1 |
8.5 |
注:金屬離子的起始濃度為0.1mol?L
-1①結(jié)合表中數(shù)據(jù),解釋步驟Ⅱ中加入H
2O
2酸性溶液的目的:
使Fe2+氧化為Fe3+,并使鐵元素以Fe(OH)3的形式從溶液中除去
使Fe2+氧化為Fe3+,并使鐵元素以Fe(OH)3的形式從溶液中除去
。
②配平加入MnCO
3后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:3MnCO
3+2Fe
3++
3
3
H2O
H2O
═3Mn
2++2Fe(OH)
3+
3
3
CO2↑
CO2↑
(4)步驟Ⅲ的目的是去除Pb
2+:Pb
2++H
2S═PbS↓+2H
+。推測溶解度:PbS
<
<
MnS。(填“>”、“<”或“=”)
(5)已知:氯化錳的溶解度隨溫度的變化如圖。
步驟Ⅲ所得濾液中仍含有少量易溶雜質(zhì),補(bǔ)充步驟Ⅳ濃縮、結(jié)晶的操作:將濾液
加熱至80℃使氯化錳溶液接近飽和,冷卻至0℃左右
加熱至80℃使氯化錳溶液接近飽和,冷卻至0℃左右
,析出晶體后過濾。重復(fù)操作2~3次,收集晶體。