Question

工业上可用软锰矿（主要成分是MnO₂）和黄铁矿（主要成分是FeS₂）为主要原料制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO₃）。其工业流程如下：

回答下列问题：

（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出率，可以采取的措施有（写一条）                   。

（2）除铁工序中，在加入石灰调节溶液的pH前，加入适量的软锰矿，其作用是（用离子方程式表示）                                                   。

（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等杂质。若测得滤液中c(F^-)=0.01 mol•L^-1，滤液中残留的c(Ca²⁺)=                    〔已知：K_sp(CaF₂)=1.46×10^-10〕。

（4）沉锰工序中，298 K、c(Mn²⁺)为1.05 mol•L^-1时，实验测得MnCO₃的产率与溶液pH、反应时间的关系如图所示。根据图中信息得出的结论是                                       。

（5）从沉锰工序中得到纯净MnCO₃的操作依次是              、洗涤、                 。

（6）副产品A的化学式是                     。

Answer

（1）搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度；

（2）MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；

（3）1.46×10-6 mol•L-1 ；

（4）pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高；

（5）过滤；干燥；

（6）(NH4)2SO4；

【解析】

试题分析：（1）提高浸取率的措施可以是搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当增大酸的浓度等，故答案为：搅拌、适当升高温度、研磨矿石、适当提高稀硫酸的浓度等；

（2）主要成分是FeS2的黄铁矿在酸浸过程中产生亚铁离子，因此流程第二步除铁环节的铁应该转化铁离子才能更好除去，所以需要加入氧化剂软锰矿使残余的Fe2+转化为Fe3+，离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O，再加入石灰调节pH值使Fe3+完全沉淀，故答案为：MnO2+2Fe2++4H+=2Fe3++Mn2++2H2O；

（3）由于流程第二步加入了石灰引入了Ca2+杂质，因此除去溶液中的Cu2+、Ca2+等杂质可分别使用（NH4）2S和NH4F，生成CuS、CaF沉淀除去，根据已知氟化钙的溶度积和c（F-）可知：c（Ca2+）===1.46×10-6mol•L-1，故答案为：1.46×10-6mol•L-1；

（4）从沉锰的图象可以看出，在已给的几个pH值条件下，pH越大得到的MnCO3的产率越高，且需要的时间越短，且在pH=7时，有更好的效果，因此结论是pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高，故答案为：pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO3的产率最高；

（5）从沉锰工序中得到纯净MnCO3，只需将沉淀析出的MnCO3过滤、洗涤、干燥即可，故答案为：过滤；干燥；

（6）得到的滤液中还有大量的铵根离子和硫酸根离子没有反应，因此可以制的副产品为：（NH4）2SO4，故答案为：（NH4）2SO4。

考点：考查了物质制备实验方案的设计的相关知识。