Question

【题目】高纯碳酸锰(MnCO3)广泛应用于电子行业，制造高性能磁性材料。工业利用含锰废水(主要含Mn2+、、H+、Fe2+、Al3+、Cu2+)制备碳酸锰、回收硫酸铵的工艺流程如下：

已知某些物质完全沉淀的pH值如表：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cu(OH)2	Mn(OH)2	CuS	MnS	MnCO3
沉淀完全时的pH	3.7	5.2	6.4	9.8	≥0	≥7	≥7

回答下列问题：

(1)试剂X是___________ (填标号)。

a.Cl2 b.MnO2 c.浓HNO3 d.H2O2

(2)“滤渣1”中主要成分的化学式为__________。

(3)“除重金属”时发生反应的离子方程式是______；反应中使用(NH4)2S而不使用Na2S的原因是________。

(4)“50℃碳化”得到高纯碳酸锰，反应的离子方程式为_____，反应中通常需加入稍过量的NH4HCO3，且控制溶液的pH为6.8～7.4，加入稍过量的NH4HCO3的目的是______使MnCO3沉淀完全，溶液的pH不能过低的原因是_____。

(5)由 MnCO3可制得重要的催化剂MnO2，2MnCO3+O2=2MnO2+2CO2。现在空气中加热460.0g的MnCO3，得到332.0g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品MnO2的质量分数是___________。

Answer 1

【答案】bd Fe(OH)3、Al(OH)3 S2-+Cu2+=CuS↓ Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量 Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O 使Mn2+沉淀完全 MnCO3沉淀量少，NH4HCO3与酸反应 78.6％

【解析】

流程分析可知含锰废水(主要含Mn2+、SO42-、H+、Fe2+、Al3+、Cu2+)加入氧化剂氧化亚铁离子，加入氨水调节溶液pH至5.2，沉淀铁离子和铝离子，过滤得到滤渣1，滤液主要为Mn2+、SO42-、Cu2+，加入硫化铵沉淀铜离子，过滤得到滤渣2，滤液主要是Mn2+、SO42-，加入碳酸氢铵得到碳酸锰、二氧化碳和水。

(1)X为氧化剂，若用氯气或浓硝酸会引入新的杂质离子，故不选，H2O2还原产物为水，不会引入杂质，MnO2的还原产物为Mn2+，也不会引入杂质，故答案为：bd；

(2)根据表格数据可知pH=5.2时铁离子和铝离子完全沉淀，故答案为：Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3)“除重金属”主要是除去铜离子，离子方程式为：S2-+Cu2+=CuS↓；若使用Na2S则会引入新的杂质离子，后续流程中回收的(NH4)2SO4中会有大量钠离子，故答案为：S2-+Cu2+=CuS↓； Na2S会增大回收的(NH4)2SO4中Na+含量；

(4)根据题目所给产物和元素守恒可知离子方程式为：Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O；加入稍过量的NH4HCO3能提高MnSO4的转化率，使MnCO3沉淀完全，溶液的pH不能过低，因为H+可与MnCO3，NH4HCO3反应，故答案为：Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O；使Mn2+沉淀完全；MnCO3沉淀量少，NH4HCO3与酸反应；

(5)MnCO3受热分解为MnO，MnO部分氧化为MnO2，产品中杂质有MnO，460.0 gMnCO3的物质的量为：=4mol，受热产生4molMnO，设产生MnO2物质的量为xmol，即有xmolMnO氧化，剩余MnO为(4-x)mol，产物的总质量为：(4-x)mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g，解得x=3，则MnO2的质量分数=×100%=78.6%，故答案为：78.6%。