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高品质MnO2可用于生产锂离子电池正极材料锰酸锂.以软锰矿与黄铁矿为主要原料采用“两矿一步浸出法”制备高品质MnO2的某工艺流程如图所示:

已知:①软锰矿与黄铁矿的主要成分为MnO2、FeS2,还含少量FeO、Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2等杂质;
②该工艺条件下,相关金属离子完全形成氢氧化物沉淀的pH如下:
金属离子 Fe2+ Fe3+ Mn2+ Mg2+ Al3+
开始沉淀pH 6.9 1.9 6.6 9.1 3.4
沉淀完全(c=1.0×10-5mol⋅L-1)的pH 8.3 3.2 10.1 10.9 4.7
回答下列问题:
(1)“配矿”过程中,将软锰矿与黄铁矿粉碎混匀的目的是
增加接触面积,提高反应速率;提高原料利用率
增加接触面积,提高反应速率;提高原料利用率

(2)“酸浸”操作中需先后分批加入H2SO4、H2O2.加入H2SO4后发生酸浸过程的主要反应离子方程式为2FeS2+3MnO2+12H+═2Fe3++3Mn2++4S↓+6H2O,2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O.
①已知滤渣1的主要成分为S、SiO2等,其附着在矿粉颗粒表面使上述反应受阻,此时加入H2O2,利用其迅速分解产生的大量气泡可破除该不利影响.分析导致H2O2迅速分解的因素是
Fe3+或MnO2可做H2O2分解的催化剂
Fe3+或MnO2可做H2O2分解的催化剂

②矿粉颗粒表面附着物被破除后,H2O2可继续与MnO2在酸性条件下反应,产生更多Mn2+,并伴有气体生成,该反应的离子方程式是
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O
MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O

③H2O2除上述作用外,还可以将溶液中未与MnO2反应的Fe2+转化为Fe3+,其目的是:
便于加入氨水调节溶液pH时将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去
便于加入氨水调节溶液pH时将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去

(3)“调pH”时调节溶液pH范围为4.7~6.0,此时“滤渣2”的主要成分为
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3
(填化学式).
(4)“用NH4F除杂”时,溶液体系中的Ca2+和Mg2+形成氟化物沉淀.若沉淀后上层清液中c(F-)=c(F2)=0.05mol/L,则
c
C
a
2
+
c
M
g
2
+
=
50
50
[已知Ksp(MgF2)=5.0×10-11,Ksp(CaF2)=2.5×10-9].

【答案】增加接触面积,提高反应速率;提高原料利用率;Fe3+或MnO2可做H2O2分解的催化剂;MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O;便于加入氨水调节溶液pH时将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去;Fe(OH)3、Al(OH)3;50
【解答】
【点评】
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发布:2024/9/22 3:0:20组卷:11引用:1难度:0.4
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    发布:2025/1/6 7:30:5组卷:28引用:2难度:0.9
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    (1)在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有
     

    (2)“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是
     
    (用离子方程式表示)。
    (3)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则操作B是
     

    (4)煅烧A的反应方程式是
     

    (5)ag烧渣经过上述工艺可得红氧化铁bg。药典标准规定,制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%,则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于
     
    (用含a、b的表达式表示)。

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:30引用:1难度:0.5
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    (1)焙烧时产生的主要有害气体是
     

    (2)若在空气中“酸浸”时间过长,溶液中Fe2+含量将下降,其原因是:
     
    (用离子方程式表示).
    (3)根据下表数据:
    氢氧化物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
    开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11
    完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61
    在“除杂”步骤中,为除去Fe3+和Al3+,溶液的pH最大值应小于
     
    ,检验Fe3+已经除尽的试剂是
     
    (除KSCN外).
    (4)“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀,则A的操作是
     

    发布:2025/1/19 8:0:1组卷:12引用:1难度:0.1
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