综合题14.0分
化学

10.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)。

软锰矿还原浸出的反应为:

12MnO2 + C6H12O6 + 12H2SO4=12MnSO4 + CO2↑+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) + CO32-(aq),t℃时,计算该反应的平衡常数K     (填数值)。

正确答案及相关解析

正确答案

(1)8Al + 3Mn3O44Al2O3 + 9Mn

解析

(1)高温下,Al和Mn3O4发生铝热反应生成Mn,根据反应物、生成物及反应条件书写方程式为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的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+ C6<

考查方向

本题主要考查化工流程、氧化还原反应、合金及其他金属难溶电解质的溶解平衡等相关知识。

解题思路

学会找关键词、关键数据、关键反应等题供的重要信息。把每一个流程分析透彻是得分的关键。比如该题流程中的调节PH的目的是将铁离子和铜离子转化成氢氧化物沉淀;加入MnF2,形成CaF2沉淀,除去Ca2+等。

易错点

审题不清、甚至题目都没看懂;每一步骤发生的反应及其变化分析不清。

知识点

常见金属的活动性顺序及其应用