氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下：

已知：①菱锰矿石主要成分是，还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素；

②相关金属离子形成氯氧化物沉淀时的pH如下：

③常温下，的溶度积分别为

回答下列问题：

(1)“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。

(2)分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是：

焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________.

(3)浸出液“净化除杂”过程如下：首先加入氧化为，反应的离子方程式为________；然后调节溶液pH使沉淀完全，此时溶液的pH范围为____。再加入沉淀，当时， =______

(4)碳化结晶时，发生反应的离子方程式为___________。

(5)流程中能循环利用的固态物质是____________。

答案

【答案】MnCO₃+2NH₄ClMnCl₂+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O    500℃    1.10    60min    MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O    5.2≤pH<8.8    5×10^-6    Mn²⁺+2HCO₃^-MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O    NH₄Cl   

【解析】 (1)根据工艺流程图知“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为：MnCO₃+2NH₄Cl MnCl₂+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O；

(2)根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱镁矿的最佳条件是：焙烧温度500℃；氯化铵与菱镁矿粉的质量比为1.10；焙烧时间为60min；

(3)二氧化锰具有氧化性，可以氧化亚铁离子，而二氧化锰被还原为锰离子，反应的离子方程式为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；根据题干信息知pH在5.2时Al³⁺沉淀完全，pH在8.8时，Mn²⁺开始沉淀，所以将Fe³⁺、Al³⁺沉淀完全，可以调整pH范围在5.2≤pH<8.8；根据的溶度积计算得：c²(F^-)= ，c(Mg²⁺)= mol/L；

(4)根据流程图知碳化结晶时，发生反应的离子方程式为：Mn²⁺+2HCO₃^-MnCO₃↓+CO₂↑+H₂O；

(5)流程图可以看出能循环利用的固态物质是NH₄Cl。