Question

【題目】某礦樣用過量酸溶解并過濾，所得濾液A主要含CO32-、Ni2＋、SO42-、H＋、Fe2＋、Fe3＋、OH－、Mg2＋、Mn2＋等九種離子中的七種。將A中金屬元素進行分離以備利用，部分流程如圖所示：

可能用到的有關數據如下：

請根據題給信息填空：

(1)濾液A中不能大量存在的兩種離子是________。

(2)已知“濾渣1”是MnO2，步驟①發生的氧化還原反應的離子方程式為________。

(3)常溫下，某Ni(OH)2、Mg(OH)2共沉淀的混合體系中，若c(Ni2＋)＝5.5×10－11mol·L－1，則c(Mg2＋)＝________。

(4)假定步驟①中NaClO恰好反應，欲檢驗濾液3中的酸根離子，需優先檢驗________(填離子符號)。

(5)為測定該礦樣中鐵元素的含量，取20.0 g礦石，按上述流程操作，將________(填“濾渣1”、“濾渣2”或“濾渣3”)完全酸溶，再使其中的鐵元素還原為Fe2＋，然后將所得溶液稀釋到100 mL，取出20.00 mL用0.100 0 mol·L－1KMnO4溶液滴定。達到滴定終點時溶液顏色為________色，共消耗KMnO4溶液16. 00 mL，經計算礦樣中鐵元素的質量分數為________。

Answer 1

【答案】CO32-、OH－ ClO－＋Mn2＋＋H2O===MnO2↓＋Cl－＋2H＋，2H＋＋ClO－＋2Fe2＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O 1.22×10－6mol·L－1 SO42- 濾渣 紫 11.2%

【解析】

礦樣用過量酸溶解并過濾，濾液呈酸性，說明一定不含CO32-、OH-，含有七種離子，即含有Ni2+、SO42-、H+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Mn2+，加入NaClO，發生氧化還原反應，生成MnO2，同時Fe2+被氧化生成Fe3+，濾液1中含有Ni2+、SO42-、H+、Fe3+、Mg2+，加入NaOH調節pH=5，根據表中數據可知生成Fe(OH)3，為濾渣2，濾液2中含有Ni2+、SO42-、H+、Mg2+，加入NaOH調節pH=9.5，可生成Mg(OH)2沉淀，為濾渣3，濾液中含有Ni2+、SO42-、Na+、Cl-，由此分析作答。

（1）過量酸處理后，濾液為酸性，故濾液A中不能大量存在CO32-、OH-。

（2）步驟①加入的NaClO為強氧化性物質，溶液中的Mn2+、Fe2+均能被氧化，發生反應的離子方程式為Mn2+＋ClO-＋H2O=MnO2↓＋2H+＋Cl-，ClO-＋2Fe2+＋2H+=2Fe3+＋Cl-＋H2O；

（3）根據題目所給物質的Ksp數據知，溶液中的c2(OH－)＝=mol2·L-2＝1.0×10-5mol2·L-2，因此c(Mg2＋)＝=mol·L-1＝1.2×10-6mol·L-1；

（4）通過(1)中離子共存的判斷可知溶液中一定含有SO42-，通過步驟①可知生成Cl-，因此濾液3中含有酸根離子為SO42-、Cl－，應先檢驗SO42-，使之轉化為BaSO4沉淀，然后再檢驗Cl－；若先檢驗Cl－，則SO42-與Ag＋生成微溶的Ag2SO4，影響Cl－的檢驗；

（5）步驟②調節pH＝5，Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，因此濾渣2為Fe(OH)3，用酸溶解可得Fe3+，再使其中的鐵元素還原為Fe2+，Fe2+可被KMnO4氧化，所以達到滴定終點時溶液顏色為紫色，反應的離子方程式為：5Fe2+＋MnO4-＋8H+=5Fe3+＋Mn2+＋4H2O，所以100 mL溶液中n(Fe2+)＝5×5×0.1000mol/L×0.01600L＝0.04mol，因此礦樣中鐵元素的質量分數為×100%＝11.2%。