Question

【題目】工業(yè)上以碳酸錳礦（主要成分為MnCO3，另含FeO、Fe2O3、CaO等雜質(zhì)）為主要原料生產(chǎn)錳酸鋰（LiMn2O4）的工藝流程如下：

已知：部分離子沉淀的pH值。

離子	開始沉淀的pH值	沉淀完全時(shí)的pH值
Mn2+	8.8	10.8
Fe2+	7.5	9.5
Fe3+	2.2	3.5

（1） 為了提高碳酸錳礦浸岀的速率，在“酸浸”時(shí)可采取的措施有：①適當(dāng)升高溫度；②攪拌；③_____等。

（2） 氧化時(shí)發(fā)生的離子方程式：_________。

（3） 加入CaO“除鐵”的原理是____________。

（4） 加入MnF2為了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，則Ca2＋的濃度為________mol·L－1[常溫時(shí)，Ksp（CaF2）＝2.7×10－11]。

（5） “鋰化”是將MnO2和Li2CO3按4∶1的物質(zhì)的量比配料，球磨3～5 h，然后升溫至600～750 ℃，保溫24 h，自然冷卻至室溫得產(chǎn)品。升溫到515 ℃時(shí)，開始有CO2產(chǎn)生，比預(yù)計(jì)碳酸鋰的分解溫度（723 ℃）低得多�？赡艿脑�因是________。

Answer 1

【答案】適當(dāng)增加硫酸溶液的濃度 MnO4- + 5Fe2++8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 氧化鈣調(diào)節(jié)pH，促進(jìn)三價(jià)鐵完全水解 3×10-6 二氧化錳作催化劑，加快碳酸鋰分解。

【解析】

(1) 提高碳酸錳礦浸岀的速率，可通過將礦石粉碎，以增大接觸面積，也可通過升高溫度、增大硫酸濃度、攪拌來實(shí)現(xiàn)。

(2) 因?yàn)?/span>Fe2+沉淀完全時(shí)，Mn2+也會(huì)生成沉淀，應(yīng)將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，所以高錳酸鉀與Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe3+，自身被還原為Mn2+。

(3) 用CaO除Fe3+，需控制用量，以防Mn2+生成沉淀。

(4) 利用溶度積常數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

(5) 只能從MnO2尋找解釋。

（1） 為了提高碳酸錳礦浸岀的速率，在“酸浸”時(shí)可采取的措施有：①適當(dāng)升高溫度；②攪拌；③適當(dāng)增加硫酸溶液的濃度等；

答案：適當(dāng)增加硫酸溶液的濃度。

（2） 氧化時(shí)發(fā)生的離子方程式：MnO4- + 5Fe2++8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O；

答案：MnO4- + 5Fe2++8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O。

（3）Fe3+常通過調(diào)節(jié)溶液的pH在8.8以下，將其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。所以加入CaO“除鐵”的原理是氧化鈣調(diào)節(jié)pH值，促進(jìn)三價(jià)鐵完全水解；

答案：氧化鈣調(diào)節(jié)pH值，促進(jìn)三價(jià)鐵完全水解。

（4） 加入MnF2為了除去溶液中的Ca2＋，若控制溶液中F－濃度為3×10－3 mol·L－1，則Ca2＋的濃度為mol·L－1；

答案：3×10-6。

（5） “鋰化”是將MnO2和Li2CO3按4∶1的物質(zhì)的量比配料，球磨3～5 h，然后升溫至600～750 ℃，保溫24 h，自然冷卻至室溫得產(chǎn)品。升溫到515 ℃時(shí)，開始有CO2產(chǎn)生，比預(yù)計(jì)碳酸鋰的分解溫度（723 ℃）低得多�？赡艿脑�因是二氧化錳作催化劑，加快碳酸鋰分解；

答案：二氧化錳作催化劑，加快碳酸鋰分解。