题目

软锰矿(主要成分为MnO2)可用于制备锰及其化合物。 (1)早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为_________________________________ ______________________________________________________________。 (2)现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示： 下表为t ℃时，有关物质的pKsp(注：pKsp＝－lgKsp)。 物质 Fe(OH)3 Cu(OH)2 Ca(OH)2 Mn(OH)2 CuS CaS MnS MnCO3 pKsp 37.4 19.32 5.26 12.7 35.2 5.86 12.6 10.7 软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2＋C6H12O6＋12H2SO4===12MnSO4＋6CO2↑＋18H2O ①该反应中，还原剂为________。写出一种能提高还原浸出速率的措施：________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 ②滤液1的pH________(填“＞”、“＜”或“＝”)MnSO4浸出液的pH。 ③加入MnF2的主要目的是除去________________________________(填“Ca2＋”、“Fe3＋”或“Cu2＋”) (3)由MnSO4制取MnCO3 往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为________________________；若往MnSO4溶液中加入(NH4)2CO3溶液，还会产生Mn(OH)2，可能的原因有：MnCO3(s)＋2OH－(aq)Mn(OH)2(s)＋CO(aq)，t ℃时，计算该反应的平衡常数K＝__________(填数值)。 答案：解析　(1)高温下，Al和Mn3O4发生铝热反应生成Mn，根据反应物、生成物及反应条件可知反应的化学方程式为8Al＋3Mn3O44Al2O3＋9Mn； (2)软锰矿还原浸出得到硫酸锰溶液，说明浸取液为稀硫酸，同时溶液中还含有Ca2＋、Fe3＋、Cu2＋等杂质，调节溶液的pH，Fe(OH)3 pKsp为37.4与其它离子相比最大，调节pH可以将Fe(OH)3沉淀下来，向滤液中加入硫化铵，CuS的pKsp为35.2，可以将铜离子形成硫化物沉淀下来，再加入MnF2，形成CaF2沉淀；除去Ca2＋，最后对得到的含有锰离子的盐电解，可以得到金属锰。 ①软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2＋C6H12O6＋12H2SO4===12MnSO4＋6CO2↑＋18H2O，该反应中，Mn元素化合价由＋4价变为＋2价、C元素化合价由0价变为＋4价，失电子化合价升高的反应物是还原剂，所以C6H12O6为还原剂；反应物接触面积越大、温度越高反应速率越快，所以能提高还原浸出速率的措施：升高反应温度或将软锰矿研细等。 ②软锰矿还原浸出的反应为：12MnO2＋C6H12O6＋12H2SO4===12MnSO4＋6CO2↑＋18H2O，溶液呈强酸性，还原浸出液中含有Mn2＋、Ca2＋、Fe3＋、Cu2＋，此时未形成沉淀，Ksp为电离平衡常数，pKsp＝－lgKsp，pKsp越大，沉淀溶解平衡常数越小，滤液1为形成Fe(OH)3沉淀，pKsp＝－lgKsp＝37.4，Ksp＝10－37.4，Ksp＝c(Fe3＋)×c3(OH－)＝10－37.4，c(OH－)≈10－10，c(H＋)＝1×10－4mol/L，pH＝4，所以滤液1的pH大于MnSO4浸出液的pH＝4，才能形成氢氧化铁沉淀。 ③CaF2难溶于水，滤液2为Mn2＋、Ca2＋、NH、SO，加入MnF2的目的除去形成CaF2沉淀，除去Ca2＋。 (3)锰离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸锰沉淀、水和二氧化碳气体，离子方程式为Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑；由MnCO3(s)＋2OH－(aq)Mn(OH)2(s)＋CO(aq)可知，K＝c(CO)/c2(OH－) ＝ ＝10－10.7/10－12.7＝100。 答案　(1)8Al＋3Mn3O44Al2O3＋9Mn (2)①C6H12O6 　升高反应温度(或将软锰矿研细等其他合理答案) ②＞　③Ca2＋　(3)Mn2＋＋2HCO===MnCO3↓＋H2O＋CO2↑　100

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