碳酸锰,俗称“锰白”,是生产电讯器材软磁铁氧体的原料,也是制备Mn2O3、MnO2等锰的氧化物的重要原料,工业上有广泛的用途.工业上以软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2)为主要原料制备碳酸锰(MnCO3难溶,分解温度较高)的一种工艺流程如图:
已知:几种金属离子沉淀的pH如表
Fe2+ | Fe3+ | Cu2+ | Mn2+ | |
开始沉淀的pH | 7.5 | 3.2 | 5.2 | 8.8 |
完全沉淀的pH | 9.7 | 3.7 | 7.8 | 10.4 |
A.适当升高温度 B.搅拌 C.研磨矿石 D.加入足量的蒸馏水
(2)溶浸过程中发生的主要反应如下,请完成并配平该反应的离子方程式.2FeS2+15MnO2+____________=______Fe3++____________+____________+______SO42-
(3)除铁工序中,先加入适量的软锰矿,其作用是,再加入石灰调节溶液的pH的范围为______.
(4)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•Lˉ1 ,滤液中残留c(Ca2+)=______mol•L-1.[已知:Ksp(CaF2)=1.46×10ˉ10]
(5)沉锰工序中,298K、c(Mn2+)为1.05 mol•Lˉ1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如图.对比不同反应条件下的曲线,仅据图中信息,你能获得的结论是______
(6)副产品的主要成分______.
(1)升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解,所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率,可以采取的措施有:适当升高温度,搅拌,研磨矿石,故答案为:ABC;
(2)FeS2与MnO2反应后生成Fe3+、Mn2+和SO42-,1molFeS2失去15mol电子,1molMnO2得到2mol电子,根据得失电子守恒,FeS2的计量数为2,MnO2的计量数为15,则生成的Fe3+计量数为2,SO42-的计量数为4,Mn2+的计量数为15,根据电荷守恒可知反应物中有H+,根据原子守恒可知生成物有H2O;所以离子方程式配平为:
2Fe2++15MnO2+28H+=2Fe3++14H2O+15Mn2++4SO42,
故答案为:2;15;28;H+;2;14;H2O、15;Mn2+;4;
(3)由表中数据可知三价铁离子完全的沉淀的PH为3.7,铜离子开始沉淀的范围为5.2,所以加入石灰调节溶液的pH的范围为3.7~5.2,
故答案为:3.7~5.2;
(4)已知KKsp(CaF2))=1.46×10-10,c(F-)=0.01 mol•L-1 ,则c(Ca2+)=c
=Ksp c2(F-)
=1.46×10-6mol•L-1,1.46×10-10 0.012
故答案为:1.46×10-6;
(5)根据MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如图可知:pH等于7.0时反应到达平衡所用时间最短,即反应速率最快,且MnCO3产率最高,
故答案为:pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3产率最高;
(6)溶浸过程中发生的反应生成硫酸根离子,后来又加入了硫化铵、碳酸氢铵,所以产品中含有(NH4)2SO4,故答案为:(NH4)2SO4.