碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上以软锰矿（主要成分MnO2）和黄铁矿（主要成分FeS2）为主要原料制备碳酸锰（MnCO3难溶，分解温度较高）的一种工艺流程如下：已知：几种金属离子沉

Question

碳酸锰主要用于制备软磁铁氧体，工业上以软锰矿（主要成分MnO₂）和黄铁矿
（主要成分FeS₂）为主要原料制备碳酸锰（MnCO₃难溶，分解温度较高）的一种工艺流程如下：

已知：几种金属离子沉淀的pH如下表：

	Fe2+	Fe3+	Cu2+	Mn2+
开始沉淀的pH	7.5	3.2	5.2	8.8
完全沉淀的pH	9.7	3.7	7.8	10.4

回答下列问题：
（1）为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有___
A．适当升高温度     B．搅拌      C．研磨矿石      D．加入足量的蒸馏水
（2）溶浸过程中发生的主要反应如下，请完成并配平该反应的离子方程式：
2FeS₂+15MnO₂+___=___Fe³⁺+___Mn²⁺+___SO₄²ˉ+___
（3）净化工序的目的是除去溶液中的Cu²⁺、Ca²⁺等杂质．
请写出除去Cu²⁺的离子方程式：___；
若测得滤液中c（Fˉ）=0.01mol•Lˉ¹，则滤液中残留c（Ca²⁺）=___mol•Lˉ¹．
[已知：K_sp（CaF₂）=1.5×10ˉ¹⁰]
（4）除铁工序中，先加入适量的软锰矿，其作用是___，再加入石灰调节溶液的pH的范围为___．
（5）副产品A的主要成分是___．

Answer 1

软锰矿（主要成分MnO₂）和黄铁矿加入硫酸酸浸过滤得到浸出液调节溶液PH，使铁离子全部沉淀，过滤得到浸出液中主要含有Cu²⁺、Ca²⁺等杂质，加入硫化铵和氟化铵，除去Cu²⁺、Ca²⁺过滤，在滤液中加入碳酸氢铵和氨水过滤得到混合溶液加热赶出氨气结晶析出得到硫酸铵，滤渣为碳酸锰，通过洗涤、烘干得到硫酸锰晶体，
（1）升高温度、搅拌、减小固体的颗粒等均能加速固体的溶解，所以为了提高溶浸工序中原料的浸出效率，可以采取的措施有：适当升高温度，搅拌，研磨矿石，
故答案为：ABC；
（2）FeS₂与MnO₂反应后生成Fe³⁺、Mn²⁺和SO₄^2-，1molFeS₂失去15mol电子，1molMnO₂得到2mol电子，根据得失电子守恒，FeS₂的计量数为2，MnO₂的计量数为15，则生成的Fe³⁺计量数为2，SO₄^2-的计量数为4，Mn²⁺的计量数为15，根据电荷守恒可知反应物中有H⁺，根据原子守恒可知生成物有H₂O；所以离子方程式配平为：
2FeS₂+15MnO₂+28H⁺=2Fe³⁺+14H₂O+15Mn²⁺+4SO₄²，
故答案为：28H⁺；2；15；4；14H₂O；
（3）净化工序中用硫离子与Cu²⁺、Ca²⁺反应生成沉淀，而除去Cu²⁺、Ca²⁺，反应的离子方程式为Cu²⁺+S²ˉ=CuS↓，已知K_sp（CaF₂））=1.5×10^-10，c（F^-）=0.01 mol•L^-1 ，则c（Ca²⁺）=(Ksp)/(c2(F-))=(1.5×10-10)/(0.012)=1.5×10^-6mol•L^-1，
故答案为：Cu²⁺+S²ˉ=CuS↓；1.5×10^-6；
（4）铁工序中，先加入适量的软锰矿，使残余Fe²⁺转化为Fe³⁺，便于将铁离子沉淀，由表中数据可知三价铁离子完全的沉淀的PH为3.7，铜离子开始沉淀的范围为5.2，所以加入石灰调节溶液的pH的范围为3.7～5.2，
故答案为：使残余Fe²⁺转化为Fe³⁺；3.7～5.2；
（5）根据MnCO₃的产率与溶液pH、反应时间关系如图可知：pH等于7.0时反应到达平衡所用时间最短，即反应速率最快，且MnCO₃产率最高，
故答案为：pH等于7.0时反应速率最快，且MnCO₃产率最高；
（6）溶浸过程中发生的反应生成硫酸根离子，后来又加入了硫化铵、碳酸氢铵，所以产品中含有（NH₄）₂SO₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄．