Question

碳酸锰(MnCO₃)常用于脱硫的催化剂。工业上利用软锰矿（主要成分是MnO₂，还含有钙、铁、铝镁的氧化物及一些重金属的氧化物）制备无水碳酸锰的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）为了提高“酸浸”步骤中原料的浸出率，可以采取的措施有___________（填字母）。

a．适当升温     b．连续搅拌    c．研磨矿石    d．加入足量的水

（2）“氧化”步骤中利用MnO₂将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式为_____________。

（3）“除铝铁”步骤中用MnCO₃调节溶液pH的优点是___________________（写出一点），也可以用（填化学式）_____________代替MnCO₃。

（4）“沉锰”步骤中反应温度需要控制在30~35℃以下，反应温度控制在35℃以下的原因是____，写出“沉锰”步骤中发生反应的化学方程式：________________________。

（5）25℃时，K_sp(MnCO₃)=2.2×10^-11，K_sp(MgCO₃)=6.8×10^-6。“沉锰”步骤中当Mn²⁺刚好沉淀完全[c(Mn²⁺)=1×10^-5mol·L^-1]时，若不析出MgCO₃沉淀，则此时c(Mg²⁺)不能超过_____________mol·L^-1（计算结果保留1位小数）。

Answer

abc MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 不引入新的杂质（或增加碳酸锰的产量） Mn(OH)2 减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率 MnSO4+2NH4HCO3MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O 3.1

【解析】（1）搅拌固体和液体的混合物，升高温度、搅拌和增大浓度等，可加快反应速率，所以为了提高浸取率可采取的措施有适当升温、连续搅拌、研磨矿石等，加水是稀释，速率降低，故答案为abc；

（2）步骤Ⅱ中，MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+，反应的离子方程式MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（3）“除铝铁”步骤中用MnCO3调节溶液pH既能降低H+的浓度，又不引入新的杂质，同时还能增加碳酸锰的产量，根据除杂原则，也可以用 Mn(OH)2 代替MnCO3；

（4）“沉锰”步骤中需要滴加碳酸氢铵溶液，因碳酸氢铵不稳定，受热易分解，则反应温度控制在35℃以下，以减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；本操作步骤中可获得MnCO3沉淀，同时生成(NH4)2SO4和CO2，根据原子守恒可得此反应的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3MnCO3↓+(NH4)2SO4+CO2↑+H2O ；

（5）已知Ksp(MnCO3)=c(Mn2+)×c(CO32-)=2.2×10-11，当c(Mn2+)=1×10-5mol·L-1时，c(CO32-)=2.2×10-6mol·L-1，则Ksp(MgCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-)=6.8×10-6，c(Ca2+)=3.1mol·L-1。