Question

利用含錳廢水（主要含Mn²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺）可制備高性能磁性材料碳酸錳（MnCO₃）。其中一種工業流程如下：

已知某些物質完全沉淀的pH值如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cu(OH)2	Mn(OH)2	CuS	MnS	MnCO3
沉淀完全時的PH	3.7	5.2	6.4	9.8	≥0	≥7	≥7

回答下列問題：
（1）若下列物質均能把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，則過程①中可選擇加入的氧化劑是        。
a．Cl₂         b．MnO₂      c．濃HNO₃     d．H₂O₂   
（2）過程②中，所得濾渣的成分是        。
（3）過程③中，攪拌的目的是       ，發生反應的離子方程式是        。
（4）過程④中，若生成的氣體J可使澄清石灰水變渾濁，則生成MnCO₃反應的離子方程式是___________。
（5）由MnCO₃可制得重要的催化劑MnO₂，MnCO₃ +O₂ → MnO₂ + CO₂。
現在空氣中加熱 460.0 g的MnCO₃，得到332.0 g產品，若產品中雜質只有MnO，則該產品中MnO₂的質量分數是       。（摩爾質量/g·：MnCO₃ 115   MnO₂ 87  MnO 71）

Answer 1

（1）b d（2）Fe(OH)₃、Al(OH)₃（3）使MnS 與 Cu²⁺快速、充分反應，MnS + Cu²⁺ = Mn²⁺ + CuS↓（4）Mn²⁺ + 2HCO₃^- = MnCO₃ + CO₂↑+H₂O（5）78.6%

試題分析：（1）把Fe²⁺氧化為Fe³⁺除去雜質，加入的試劑至少要滿足兩個條件：加入的試劑只能與雜質反應，不能與原物質反應；反應后不能引入新的雜質，四個選項中，MnO₂反應生成需要的Mn²⁺，H₂O₂反應后生成水，雙氧水受熱見光易分解，沒有多余雜質，故bd正確；（2）調節pH在5.2，由題意知Fe²⁺和Al³⁺均以Fe(OH)₃和Al(OH)₃沉淀狀態存在；（3）加入MnS是為了使其中Cu²⁺產生CuS沉淀除去，故攪拌目的是使MnS 與 Cu²⁺快速、充分反應，離子方程式MnS + Cu²⁺ = Mn²⁺ + CuS↓；（4）由題意知Mn²⁺和加入的HCO₃^-反應，產生CO₂氣體和MnCO₃沉淀，故離子方程式Mn²⁺+2HCO₃^- =MnCO₃ +CO₂↑+H₂O；（5）MnCO₃受熱分解為MnO，MnO部分氧化為MnO₂，產品中雜質有MnO，460.0 gMnCO₃，物質的量為4mol，受熱產生4molMnO，設產生MnO₂物質的量為xmol，即有xmolMnO氧化，剩余MnO為(4-x)mol，產物的總質量為(4-x)mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g，x=3，則MnO₂的質量分數==78.6%