Question

【题目】一种用软锰矿(主要成分MnO2)和黄铁矿(主要成分FeS2) 制取MnSO4·H2O并回收单质硫的工艺流程如下：

已知：本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。

回答下列问题：

（1）步骤①混合研磨成细粉的主要目的是_____________________________________________；步骤②浸取时若生成S、MnSO4及Fe2(SO4)3的化学方程式为_____________________________________。

（2）步骤③所得酸性滤液可能含有Fe2+，为了除去Fe2+可先加入______________________；步骤④需将溶液加热至沸然后在不断搅拌下加入碱调节pH为4~5，再继续煮沸一段时间，“继续煮沸”的目的是_____________________________________。步骤⑤所得滤渣为__________________(填化学式)。

（3）步骤⑦需在90~100℃下进行，该反应的化学方程式为_________________________________。

（4）测定产品MnSO4·H2O的方法之一是：准确称取a g产品于锥形瓶中，加入适量ZnO及H2O煮沸，然后用c mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至浅红色且半分钟不褪色，消耗标准溶液VmL，产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)=________________。

Answer 1

【答案】 增大接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率 3MnO2+2FeS2+6H2SO4 =3MnSO4+Fe(SO4)3+4S↓+6H2O 软锰矿粉或H2O2溶液 破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒长大，便于过滤分离 Fe(OH)3 (NH4)2Sx+1 2NH3↑+H2S↑+xS↓ (8.25cV/a)%或(8.25cV×10-2)/a或0.0825cV/a或0.0825cV/a×100%

【解析】分析：两种矿物经粉碎研磨①与硫酸混合②，由于MnO2在酸性条件下具有氧化性，因此反应生成可溶性硫酸锰、硫酸铁和单质硫，③过滤后，滤液用碱液处理④除去铁元素⑤后，溶液经浓缩结晶得产品MnSO4·H2O，滤渣与(NH4)2S混合作用⑥后，经分解⑦处理得另一产品S，分解的其它产物可转化为(NH4)2S循环使用。

详解：(1) 步骤①混合研磨成细粉的主要目的是增大反应物的接触面积，提高硫酸浸取时的浸取速率和浸取率，提高原料的利用率；硫酸浸取时的反应方程式为3MnO2+2FeS2+ 6H2SO4 =3MnSO4+Fe2(SO4)3+4S↓+6H2O。

(2)由于Fe2+具有较强的还原性，在酸性条件下可用软锰矿粉（MnO2）或H2O2将其氧化为Fe3+，既不引入杂质，又能达到除去的目的；用碱液处理时，需将溶液加热至沸，然后在不断搅拌下调节pH为4~5，再继续煮沸一段时间，以破坏Fe(OH)3胶体并使沉淀颗粒增大，便于过滤分离，得到的滤渣为Fe(OH)3。

(3) 步骤⑦在90~100℃下进行，反应的化学方程式为(NH4)2Sx+1 2NH3↑+H2S↑+xS↓。

(4)已知本实验条件下，高锰酸钾溶液与硫酸锰溶液混合产生二氧化锰。根据电子转移守恒可得二者反应的方程式为2KMnO4+3MnSO4·H2O=5MnO42+K2SO4+2H2SO4+H2O，已知n(KMnO4)=c mol/L×V×10-3L=cV×10-3mol，则n(MnSO4·H2O)=1.5cV×10-3mol，产品中Mn2+的质量分数为w(Mn2+)= [1.5cV×10-3mol×55g/mol]/ag×100%=(8.25cV/a)%。