Question

【題目】錳的合金及其化合物在現代生產、生活中有著廣泛的應用。如二氧化錳是重要的氧化劑、催化劑、干電池中的去極劑；硫酸錳是重要的微量元素肥料。

Ⅰ．某工廠以菱錳礦(MnCO3)[含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等雜質]為原料聯合生產二氧化錳、硫酸錳晶體的工藝流程如下圖所示：

常溫下幾種金屬氧化物沉淀時的pH：

	Mn(OH)2	Fe(OH)3	Cu(OH)2
開始沉淀時的pH	7.2	2.7	4.7
完全沉淀時的pH	x	3.7	6.7

(1)該工廠調pH時，選擇試劑a的成分最好是________，濾渣Ⅱ的成分是________，操作X是________、洗滌、低溫烘干。

(2)為確保除盡雜質而又不損失錳，pH調整的范圍為________；若常溫下離子(X)沉淀完全的標準是c(X)<1.0×10-5mol／L，Ksp[Mn(OH)2]=1.0×10-13，則使Mn2+完全沉淀時溶液的pH最小為________。

(3)若濾液Ⅱ顯酸性，請寫出電解法制備MnO2時陽極上的電極反應式：________。

Ⅱ．50.7g MnSO4·H2O樣品受熱分解過程的熱重曲線(樣品質量隨溫度變化曲線)如下圖所示。(已知：M(Mn)=55g／mol)

(1)850℃時，所得固體的化學式為：________________________。

(2)1150℃時，反應的化學方程式為：________________________。

Answer 1

【答案】MnCO3 Fe(OH)3 、Cu(OH)2 蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾 6.7≤pH＜7.2 10.0 Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+ MnO2 3MnO2Mn2O4+O2

【解析】

Ⅰ.菱錳礦用鹽酸酸浸，MnCO3、FeCO3、Cu2（OH）2CO3與鹽酸反應，SiO2不與鹽酸反應，過濾得到濾渣1為SiO2，濾液1中含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化銅及剩余的HCl，向濾液中加入試劑雙氧水，將溶液中Fe2+氧化為Fe3+，加入試劑a為碳酸錳、Mn（OH）2等調節PH=4時Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀，銅離子轉化為氫氧化銅沉淀，過濾除去，濾液2中加入試劑硫酸和氯酸鉀，3MnSO4+KClO3+3H2O=3H2SO4+3MnO2↓+KCl，根據電解原理進行回答判斷．

Ⅱ．根據質量守恒和原子守恒計算判斷；根據錳、氧元素質量守恒分析產物，書寫1150℃時，反應的化學方程式。

（1）調pH時，該試劑可與氫離子反應，且不引入新的雜質，所以可用MnCO3；加入試劑a為碳酸錳、Mn（OH）2等調節PH=4時Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀，銅離子轉化為氫氧化銅沉淀，濾渣Ⅱ的成分是Cu（OH）2、Fe（OH）3；濾液Ⅱ經蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌、低溫烘干后的到硫酸錳晶體；

故答案為：MnCO3；Fe(OH)3 、Cu(OH)2；蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾；

（2）為確保除盡鐵離子、銅離子雜質而又不損失錳，根據圖表可知pH的調整范圍為：6.7≤pH＜7.2；設Mn2+完全沉淀時溶液中成c（OH-）=amol/L，根據Ksp的定義可知此時a2×10-5=1.0×10-13，解得a=10-4mol/L，即pH=10，

故答案為：6.7≤pH＜7.2；10.0；

（3）用電解法制備MnO2時，陽極上發生失電子的氧化反應，其電極反應式為：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，

故答案為：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+；

Ⅱ．（1）50.70gMnSO4H2O樣品n（錳）=n（MnSO4H2O）=0.3mol，其中n（H2O）=0.3mol，m（H2O）=5.4g，280℃時，所得固體質量為45.30g，減少的質量為5.4g，則說明該段失去結晶水，此時固體為：MnSO4，繼續受熱分解生成錳的氧化物和硫的氧化物0.3mol，850℃時，固體質量由45.30g減少到為26.10g，減少的質量為19.2g，則硫氧化物的相對質量為64，故為二氧化硫，則此時的固體為MnO2，

故答案為：MnO2；

（2）1150℃時固體為為二氧化錳分解所得，錳元素質量守恒，則m（錳）=n（錳）×55=16.50g，則氧化物中m（O）=22.90g-16.50g=6.4g，n（O）=0.4mol，故n（Mn）：n（O）=0.3：0.4=3：4，則該氧化物為：Mn3O4，故反應為： 3MnO2Mn2O4+O2，

故答案為：3MnO2Mn2O4+O2。