以某菱锰矿（含MnCO3，SiO2，FeCO3和少量Al2O3等）为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品．（已知：Ksp（MnCO3）=2.2×10-11，Ksp[Mn（OH）2]=1.9×10-13，Ksp[Al（OH）3]=1.3×10-33）（1）滤渣1

Question

以某菱锰矿（含MnCO₃，SiO₂，FeCO₃和少量Al₂O₃等）为原料通过以下方法可获得碳酸锰粗产品．（已知：K_sp（MnCO₃）=2.2×10^-11，K_sp[Mn（OH）₂]=1.9×10^-13，K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33） 
（1）滤渣1中，含铁元素的物质主要是___（填化学式，下同）；加NaOH调节溶液的pH约为5，如果pH过大，可能导致滤渣1中___含量减少． 
（2）滤液2中，+1价阳离子除了H⁺外还有___（填离子符号）． 
（3）取“沉锰”前溶液a mL于锥形瓶中，加入少量AgNO₃溶液（作催化剂）和过量的1.5%（NH₄）₂S₂O₈溶液，加热，Mn²⁺被氧化为MnO

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，反应一段时间后再煮沸5min[除去过量的（NH₄）₂S₂O₈]，冷却至室温．选用适宜的指示剂，用b mol•L^-1 的（NH₄）₂Fe（SO₄）标准溶液滴定至终点，消耗（NH₄）₂Fe（SO₄）₂标准溶液V mL． 
①Mn²⁺与（NH₄）₂S₂O₈反应的还原产物为___（填化学式）． 
②“沉锰”前溶液中c（Mn²⁺）=___mol•L^-1（列出表达式）． 
（4）其他条件不变，“沉锰”过程中锰元素回收率与NH₄HCO₃初始浓度（c₀）、反应时间的关系如图2所示．  
①NH₄HCO₃初始浓度越大，锰元素回收率越___（填“高”或“低”），简述原因___． 
②若溶液中c（Mn²⁺）=1.0 mol•L^-1，加入等体积1.8 mol•L^-1NH₄HCO₃溶液进行反应，计算20～40 min内v（Mn²⁺）=___．

Answer 1

菱锰矿用稀硫酸溶解，MnCO₃、FeCO₃、Al₂O₃都和稀硫酸反应生成硫酸盐，SiO₂不反应，酸性条件下，加入MnO₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，MnO₂还原生成Mn²⁺，调节溶液的pH，使Fe³⁺、Al³⁺完全转化为Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，过滤分离，滤渣1为SiO₂、Al（OH）₃、Fe（OH）₃，滤液中存在 MnSO₄、硫酸钠等，加入碳酸氢铵得到MnCO₃，过滤分离，滤液2中含有硫酸铵、硫酸钠等．
（1）滤渣1中，含铁元素的物质主要是Fe（OH）₃；加NaOH调节溶液的pH约为5，如果pH过大，可能导致滤渣1中SiO₂、Al（OH）₃溶解；
故答案为：Fe（OH）₃；SiO₂、Al（OH）₃；
（2）滤液2中含有硫酸铵、硫酸钠等，+1价阳离子除了H⁺外还有：Na⁺、NH₄⁺，
故答案为：Na⁺、NH₄⁺；
（3）①Mn²⁺被氧化，（NH₄）₂S₂O₈中S元素还原为SO₄^2-，
故答案为：SO₄^2-；
②由Mn元素守恒、电子转移守恒，可得关系式：Mn²⁺～MnO₄^-～5Fe²⁺，则n（Mn²⁺）=(1)/(5)n（Fe²⁺），所以c（Mn²⁺）=((1)/(5)×V×10-3L×bmol/L)/(a×10-3L)=(bV)/(5a)mol/L，
故答案为：(bV)/(5a)；
（4）①由图可知，NH₄HCO₃初始浓度越大，锰元素回收率越高；NH₄HCO₃初始浓度越大，溶液中c（CO₃^2-）度越大，根据溶度积K_sp（MnCO₃）=c（Mn²⁺）×c（CO₃^2-）可知溶液c（Mn²⁺）越小，析出的MnCO₃越多，
故答案为：高；NH₄HCO₃初始浓度越大，溶液中c（CO₃^2-）度越大，根据溶度积K_sp（MnCO₃）=c（Mn²⁺）×c（CO₃^2-）可知溶液c（Mn²⁺）越小，析出的MnCO₃越多；
②若溶液中c（Mn²⁺）=1.0 mol•L^-1，加入等体积1.8 mol•L^-1NH₄HCO₃溶液进行反应，混合后NH₄HCO₃溶液浓度为0.9mol/L，为图象中d曲线，20～40 min内△c（Mn²⁺）=1mol/L×(1)/(2)×（50%-20%）=0.15mol/L，则20～40 min内v（Mn²⁺）=(0.15mol/L)/((40-20)min)=0.0075mol/（L．min），
故答案为：0.0075mol/（L．min）．