Question

【題目】碳酸錳（MnCO3）是制造電信器材的軟磁鐵氧體，也用作脫硫的催化劑，瓷釉、涂料和清漆的顏料。工業(yè)上利用軟錳礦（主要成分是MnO2，還含有Fe2O3、CaCO3、CuO等雜質(zhì)）制取碳酸錳的流程如下圖所示：

已知：還原焙燒主反應(yīng)為：2MnO2+C2MnO+CO2↑。

可能用到的數(shù)據(jù)如下：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Cu(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀pH	1.5	6.5	4.2	8.3
沉淀完全pH	3.7	9.7	7.4	9.8

根據(jù)要求回答下列問題：

（1）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟A，需要用到的儀器為________________，步驟B中若采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的硫酸（密度ρ=1.26 g/cm3），則其物質(zhì)的量濃度為_________。

（2）步驟C中得到的濾渣主要成分是_______________，步驟D中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為__________。

（3）步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為________，其目的是_____________________________。

（4）步驟G的離子方程式為___________________，若Mn2+沉淀完全時(shí)測得溶液中CO32－的濃度為2.2×10－6 mol/L，則Ksp(MnCO3)=__________。

（5）實(shí)驗(yàn)室可以用Na2S2O8溶液來檢驗(yàn)Mn2+是否完全發(fā)生反應(yīng)，原理為：

Mn2++S2O82－+H2O=H++SO42－+MnO4－，

①請(qǐng)配平上述離子方程式____________________________；

②確認(rèn)Mn2+離子已經(jīng)完全反應(yīng)的現(xiàn)象是_______________________________。

Answer 1

【答案】 坩堝 4.5 mol/L CaSO4和Cu 2:1 大于3.7小于8.3 使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，而不影響Mn2+ Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O Ksp(MnCO3)=2.2×10－11 2Mn2++5S2O82－+8H2O=16H++10SO42－+2MnO4－ 取少量試樣于試管中，滴入Na2S2O8溶液，溶液不變?yōu)樽仙?/span>

【解析】（1）固體焙燒應(yīng)在 坩堝中進(jìn)行；步驟B中若采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%的硫酸（密度ρ=1.26 g/cm3），則其物質(zhì)的量濃度為=4.5 mol/L；

（2）步驟C中得到的濾渣是不溶于水的Cu和微溶的CaSO4，步驟D中加入MnO2氧化溶液中的Fe2+，其中Mn從+4價(jià)降為+2價(jià)，Fe從+2價(jià)升高為+3價(jià)，Fe2+是還原劑，根據(jù)電子守恒，還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2:1；

（3）由圖表可知為了使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3而除去，而不影響Mn2+，步驟E中調(diào)節(jié)pH的范圍為大于3.7小于8.3；

（4）在含有Mn2+的溶液中加入碳酸氫銨生成MnCO3沉淀，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2HCO3－=MnCO3↓+CO2↑+H2O，若Mn2+沉淀完全時(shí)其濃度為1×10－5mol/L，溶液中CO32－的濃度為2.2×10－6 mol/L，則Ksp(MnCO3)=c(1×10－5mol/L)×c(2.2×10－6)=2.2×10－11；

（5）實(shí)驗(yàn)室可以用Na2S2O8溶液來檢驗(yàn)Mn2+是否完全發(fā)生反應(yīng)，原理為：

Mn2++S2O82－+H2O=H++SO42－+MnO4－，

①Mn2++S2O82－+H2O=H++SO42－+MnO4－中Mn從+2價(jià)升高為+7價(jià)，S從+7價(jià)降為+6價(jià)，根據(jù)電子守恒，Mn2+前系數(shù)為2，S2O82－前系數(shù)為5，再結(jié)合電荷守恒和原子守恒得此反應(yīng)的離子方程式2Mn2++5S2O82－+8H2O=16H++10SO42－+2MnO4－；

②取少量試樣于試管中，滴入Na2S2O8溶液，溶液不變?yōu)樽仙�，可確認(rèn)Mn2+離子已經(jīng)完全反應(yīng)。