Question

【題目】錳的用途非常廣泛，在鋼鐵工業(yè)中，錳的用量僅次于鐵，90%的錳消耗于鋼鐵工業(yè)，10%的錳消耗于有色冶金、化工、電子、電池、農(nóng)業(yè)等部門．以碳酸錳礦（主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)金屬錳的工藝流程如下：

已知25℃，部分物質(zhì)的溶度積常數(shù)如下：

物質(zhì)	Mn（OH）2	Co（OH）2	Ni（OH）2	MnS	CoS	NiS
Ksp	2.1×10﹣13	3.0×10﹣16	5.0×10﹣16	1.0×10﹣11	5.0×10﹣22	1.0×10﹣22

（1）步驟Ⅰ中，MnCO3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ；

（2）步驟Ⅰ中需要加入稍過量的硫酸，其目的有3點：①使礦物中的物質(zhì)充分反應(yīng)；②提供第Ⅱ步氧化時所需要的酸性環(huán)境；③ ；

（3）步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件下可將Fe2+氧化為Fe3+，該反應(yīng)的離子方程式是 ；

加氨水調(diào)節(jié)溶液的pH為5.0～6.0，以除去Fe3+．

（4）步驟Ⅲ中，需要用到的玻璃儀器除玻璃棒、漏斗外，還有 ；濾渣2的主要成分是 ；

（5）電解后的廢水中還含有Mn2+，常用石灰乳進(jìn)行一級沉降得到Mn（OH）2沉淀，過濾后再向濾液中加入適量Na2S，進(jìn)行二級沉降．欲使溶液中c（Mn2+）≤1.0×10﹣5molL﹣1，則應(yīng)保持溶液中c（S2﹣）≥ molL﹣1．

Answer 1

【答案】（1）MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；

（2）抑制Mn2+的水解；

（3）MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）燒杯；CoS和NiS；

（5）1.0×10﹣6．

【解析】試題分析：（1）加稀硫酸時樣品中的MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，并產(chǎn)生二氧化碳和水；

（2）Mn2+離子易水解；

（3）據(jù)得失電子守恒有MnO2+2Fe2+﹣﹣Mn2++2Fe3+，再據(jù)電荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+﹣﹣Mn2++2Fe3+，最后據(jù)原子守恒得MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）根據(jù)操作方法判斷缺少的儀器；由于在第一次過濾之后的濾液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根據(jù)各物質(zhì)的溶度積常數(shù)可確定有CoS和NiS沉淀（濾渣2）生成；

（5）由于將一級沉降根據(jù)MnS的Ksp=c（Mn2+）c（S2﹣）進(jìn)行計算即可．

解：向碳酸錳礦（主要成分為MnCO3，還含有鐵、鎳、鈷等碳酸鹽雜質(zhì)）中加入硫酸，可以發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽，向其中就如具有氧化性的二氧化錳，可以將亞鐵離子氧化為鐵離子，調(diào)節(jié)pH可以將氫氧化鐵沉淀下來，向濾液中加入硫化銨，可以將鎳離子、鈷離子形成硫化物沉淀下來，最后對得到的含有錳離子的鹽電解，可以得到金屬錳．

（1）加稀硫酸時樣品中的MnCO3和硫酸反應(yīng)生成可溶性的MnSO4，并產(chǎn)生二氧化碳和水，步驟Ⅰ中，MnCO3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O，

故答案為：MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O；

（2）Mn2+離子易水解．加入過量硫酸，還可以抑制Mn2+的水解，

故答案為：抑制Mn2+的水解；

（3）步驟Ⅱ中，MnO2在酸性條件下可將Fe2+離子氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式是據(jù)得失電子守恒有MnO2+2Fe2+﹣Mn2++2Fe3+，再據(jù)電荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+﹣Mn2++2Fe3+，最后據(jù)原子守恒得，MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O，

故答案為：MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（4）步驟Ⅲ為過濾操作，需要用到的玻璃儀器除玻璃棒、漏斗外，還需要燒杯；

由于在第一次過濾之后的濾液中含有Mn2+、Ni2+、Co2+，向其中加入（NH4）2S，根據(jù)各物質(zhì)的溶度積常數(shù)可確定有CoS和NiS沉淀（濾渣2）生成，

故答案為：燒杯；CoS和NiS；

（5）MnS的Ksp=c（Mn2+）c（S2﹣）=1.0×10﹣11，為了將Mn2+降到1.0×10﹣5mol/L，則c（S2﹣）===1.0×10﹣6mol/L，即硫化鈉的濃度是1.0×10﹣6mol/L，

故答案為：1.0×10﹣6．