Question

某地菱锰矿的主要成分为MnCO₃,还含有少量的FeCO₃、CaCO₃、MgCO₃、Al₂O₃等杂质，工业上以菱锰矿为原料制备高纯度碳酸锰的流程如图所示:

已知:MnCO₃+2NH₄Cl MnCl₂ +CO₂ ↑+2NH₃ ↑+H₂O↑

（1）焙烧时温度对锰浸取率的影响如图。

焙烧时适宜温度为_____ ；800℃以上锰的浸取率偏低，可能原因是________。

（2）净化包含三步: ①加入少量MnO₂，反应的离子方程式为___；

②加氨水调pH，生成沉淀主要是_________；

③加入NH₄F，除去Ca²⁺、Mg²⁺。

（3）碳化结晶中生成MnCO₃的离子方程式为___________。

（4）滴定法测产品纯度

I 取固体产品1.160 g 于烧杯中,加入过量稀H₂SO₄充分振荡，再加入NaOH 溶液至碱性，发生反应2Mn²⁺ +O₂ +4OH^-=2MnO(OH)₂；

II 加入过量KI 溶液和适量稀H₂SO₄，发生反应:MnO(OH)₂ +2I^-+4H⁺=Mn²⁺ + I₂ +3H₂O；

III  取I中混合液的1/10于锥形瓶中，加入淀粉溶液作指示剂，用0.1000 mol/LNa₂S₂O₃溶液进行滴定，发生反应:2S₂O₃^2-+I₂=S₄O₆^2-+2I^-，滴定终点时消耗Na₂S₂O₃溶液20.00 mL。

①判断滴定终点的方法是____________。

②假设杂质不参与反应，则产品纯度为________。

Answer

500℃ 温度过高,NH4Cl 分解导致与MnCO3的反应不彻底，使浸取率减小(或MnCO3 分解发生其它副反应，使浸取率减小或MnCl2 挥发导致Mn损失或高温下锰被氧化成高价态造成浸取率低或高温固体烧结，固体表面积减少等) MnO2+2Fe2+ +4H+=Mn2+ +2Fe3+ +2H2O Fe(OH)3、Al(OH)3 Mn2+ + HCO3-+NH3==MnCO3 ↓+ NH4+ 滴入最后一滴Na2S2O3溶液,溶液蓝色褪去且半分钟内颜色不复原 99.14%

【解析】（1）由图示得到，500℃的时候，锰的浸取率已经很大，所以选取500℃即可，没有必要选择更高的温度（因为温度越高，能耗越大）。温度很高时，浸取率下降，有可能是高温下氯化铵分解使反应的量减少（不是很好的答案，因为氯化铵分解的温度大约为337℃）；可能是生成的氯化锰转化为气体离开体系（也不是很好，氯化锰沸点为1190℃）；可能是高温下发生副反应，锰转化为其他化合物。

（2）①加入二氧化锰的目的是为了将Fe2+氧化为Fe3+，所以方程式为：MnO2+2Fe2+ +4H+=Mn2+ +2Fe3+ +2H2O。

②物质中的杂质主要是Fe、Ca、Mg、Al等元素，因为步骤③中除去Ca2+、Mg2+，所以步骤②加氨水调pH，是为了除去Fe和Al元素，所以沉淀主要是Fe(OH)3、Al(OH)3。

（3）碳化结晶是向氯化锰溶液中加入碳酸氢铵和氨水，得到碳酸锰的固体，所以方程式为：Mn2+ + HCO3-+NH3==MnCO3 ↓+ NH4+。

（4）① 取I中混合液的1/10于锥形瓶中，加入淀粉溶液作指示剂，此时溶液显蓝色，用硫代硫酸钠滴定单质碘，终点时，因为碘单质都被反应，所以溶液褪为无色，所以终点的现象为：滴入最后一滴Na2S2O3溶液,溶液蓝色褪去且半分钟内颜色不复原。

②根据滴定中的反应得到关系式：2Mn2+～2MnO(OH)2～2I2～4S2O32-。滴加的硫代硫酸钠为20×0.1÷1000=0.002mol，根据关系式Mn2+为0.001mol，因为是取1/10进行的滴定，所以Mn2+为0.01mol，所以氯化锰也是0.01mol，质量为115×0.01=1.15g，质量分数为1.15÷1.16=99.14%。