Question

【題目】以軟錳礦粉（主要含有MnO2，還含有少量的Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì)）為原料制備高純MnO2的流程如下圖所示：

已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，Ksp [Al(OH)3]=4.0×10-34。

②常溫下，氫氧化物沉淀的條件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4；Mn2+開(kāi)始沉淀的pH為8.1。

③常溫下，當(dāng)溶液中金屬離子物質(zhì)的量濃度小于或等于1×10-5mol·L-l時(shí)，可視為該金屬離子已被沉淀完全。

（1）實(shí)驗(yàn)室預(yù)計(jì)需要使用480 mL 2 mol·L－1的硫酸，準(zhǔn)備用18.4 mol·L-1的濃硫酸來(lái)配制，需用量筒量取濃硫酸________mL；配制時(shí)所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需_______。

（2）加入硫酸亞鐵的原因?yàn)?/span>_____________________________。

（3）“酸浸”過(guò)程中不能用濃鹽酸替代硫酸，原因是_____________(用離子方程式表示）。“酸浸”時(shí)為加快反應(yīng)速率可采取的措施是_____________________（至少寫(xiě)兩個(gè))。

（4）加入氨水應(yīng)調(diào)節(jié)pH的范圍為_______。“過(guò)濾II”所得濾渣為MnCO3，濾液中溶質(zhì)的主要成分是_______（填化學(xué)式）

（5）加入碳酸氫銨產(chǎn)生沉淀的過(guò)程稱(chēng)為“沉錳”。

①“沉錳”過(guò)程中放出CO2，反應(yīng)的離子方程式為_________。

②“沉錳”過(guò)程中沉錳速率與溫度的關(guān)系如圖所示。當(dāng)溫度高于60℃時(shí)，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是_______。

Answer 1

【答案】54.0 500mL容量瓶、膠頭滴管 將MnO2還原為MnSO4及酸浸時(shí)做催化劑 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 粉碎礦石、適當(dāng)加熱 4.68.1 (NH4)2SO4 Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O 溫度過(guò)高時(shí)碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢

【解析】

(1)實(shí)驗(yàn)室用18.4molL1的濃硫酸配制480mL 2molL1的硫酸，容量瓶規(guī)格是500mL，稀釋前后硫酸的物質(zhì)的量不變，據(jù)此計(jì)算濃硫酸體積；配制時(shí)所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還 500mL容量瓶、膠頭滴管；

（2）軟錳礦粉（主要含有MnO2，還含有少量的Fe2O3、Al2O3等雜質(zhì)）、硫酸亞鐵先用稀硫酸酸浸，用雙氧水將酸浸液中的亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入氨水調(diào)節(jié)溶液的pH使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，過(guò)濾除去雜質(zhì)，濾液中含有錳離子，向?yàn)V液中加入碳酸氫銨溶液得到MnCO3沉淀，過(guò)濾后得到MnCO3，濾液中只有含有(NH4)2SO4；MnCO3經(jīng)過(guò)焙燒得到高純MnO2，據(jù)此解答。

(1) 實(shí)驗(yàn)室用18.4molL1的濃硫酸配制480mL 2molL1的硫酸，容量瓶規(guī)格是500mL，稀釋前后硫酸的物質(zhì)的量不變，濃硫酸體積=2mol/L×0.5L÷18.4mol/L=54mL；配制時(shí)所用玻璃儀器除量筒、燒杯和玻璃棒外，還需500mL容量瓶、膠頭滴管，500mL容量瓶配制溶液、膠頭滴管定容，故答案為：54.0；500mL容量瓶、膠頭滴管；

（2）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4，且酸浸時(shí)硫酸亞鐵作為催化劑，故答案為：將MnO2還原為MnSO4及酸浸時(shí)做催化劑；

（3）“酸浸”過(guò)程中不能用濃鹽酸替代硫酸，因?yàn)槎�氧化錳會(huì)氧化濃鹽酸，發(fā)生反應(yīng)：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，將礦石粉碎與適當(dāng)加熱均可以加快反應(yīng)速率，故答案為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，粉碎礦石、適當(dāng)加熱；

（4）常溫下Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4，Mn2+開(kāi)始沉淀的pH為8.1，所以加入氨水調(diào)節(jié)pH范圍為4.68.1，“過(guò)濾”所得濾渣為MnCO3，濾液中溶質(zhì)的主要成分是(NH4)2SO4，故答案為：4.68.1，(NH4)2SO4；

（5）①“沉錳”過(guò)程中錳離子與碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸錳沉淀，并放出CO2，該反應(yīng)應(yīng)的離子方程式為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故答案為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

②當(dāng)溫度高于60℃時(shí)，溫度過(guò)高碳酸氫銨的分解速率顯著加快，導(dǎo)致沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢，故答案為：溫度過(guò)高時(shí)碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢。