Question

【题目】工业以软锰矿（主要成分是MnO2，含有SiO2、Fe2O3等少量杂质）为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰（MnCO3）。其工业流程如下：

（1）浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3+ SO2+2H+=2Fe2++ SO42－+ H2O，该反应是经历以下两步反应实现的。

ⅰ：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3++3H2O ⅱ: ......

写出ⅱ的离子方程式：____________________________________________。

（2）过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为_______（填离子符号）。

（3）氧化过程中被MnO2氧化的物质有（写化学式）：____________________。

（4）“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成，温度对“浸锰”反应的影响如图所示，为减少MnS2O6的生成，“浸锰”的适宜温度是_________；向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是______________________。

（5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同时还有气体生成，写出反应的离子方程式：_____________________。

（6）生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是_________________________________。

Answer 1

【答案】2Fe3++ SO2+2H2O= 2Fe2+ + SO42－+4H+ Mn2+ Fe2+ SO2（H2SO3）、 FeSO4 90℃ 防止NH4HCO3受热分解，提高原料利用率 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 取1-2mL最后一次洗液于试管，滴加盐酸酸化BaCl2溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净

【解析】

分析一下工业流程：浸锰过程通入过量的SO2，将Mn4+和Fe3+还原成Mn2+和Fe2+，过滤Ⅰ所得滤渣为SiO2，加入MnO2氧化，此时溶液中可以被氧化的物质有Fe2+和未反应的SO2，调PH是为了将上一步氧化生成的Fe3+沉淀下来与Mn2+分离，加入NH4HCO3溶液将Mn2+沉淀下来，再经过一系列步骤可得到纯的MnCO3。

（1）用总反应离子方程式减去反应ⅰ可得反应ⅱ2Fe3++ SO2+2H2O= 2Fe2+ + SO42－+4H+ ；

（2）过滤Ⅰ所得滤液中主要存在的两种金属阳离子为上一步SO2将Mn4+和Fe3+还原成Mn2+和Fe2+，所以答案为Mn2+ 、 Fe2+；

（3）氧化过程中溶液中具有还原性的物质有Fe2+和未反应的SO2，被MnO2氧化的物质有SO2（H2SO3）、 FeSO4；

（4）从图像中可以看出，随着温度的升高，副产物MnS2O6生成率越来越低，当温度到达90℃，生成率基本不变，再升高温度意义不大，并且耗能，故“浸锰”的适宜温度是90℃，NH4HCO3溶液时在一定温度下会分解成NH3和CO2，向过滤Ⅱ所得的滤液中加入NH4HCO3溶液时温度不宜太高的原因是防止NH4HCO3受热分解，提高原料利用率；

（5）加入NH4HCO3溶液后，生成MnCO3沉淀，同时还有气体生成，可判断出气体为CO2，不可能为NH3，应为如果生成NH3，则得不到MnCO3沉淀，反应的离子方程式：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

（6）检验洗涤是否完全，需要检验最后一次洗涤液是否存在溶液中的粒子，这里选择SO42-，检验试剂选择BaCl2溶液，故方法为取1-2mL最后一次洗液于试管，滴加盐酸酸化BaCl2溶液，若无白沉淀产生，则洗涤干净。