Question

采用硫酸同槽浸出軟錳礦（主要成分MnO₂）和黃銅礦（主要成分CuFeS₂）的新工藝方法提取錳、銅、鐵元素獲得成功，符合綠色化學(xué)思想，生產(chǎn)流程示意如下：已知：

步驟①：5MnO₂+2CuFeS₂+10H₂SO₄=5MnSO₄+Fe₂（SO₄）₃+2CuSO₄+4S+10H₂O
（1）請(qǐng)寫出MnO₂一種用途：

催化劑、制備氯氣

．
根據(jù)下表數(shù)據(jù)，回答相關(guān)問(wèn)題．

	Cu（OH）2	Fe（OH）3	Mn（OH）2	Fe（OH）2
開(kāi)始沉淀pH	4.2	1.5	7.3	6.4
完全沉淀pH	6.7	3.2	9.8	9.0

（2）E：

Fe（OH）₃

，F(xiàn)：

Cu（OH）₂

，D中主要溶質(zhì)

（NH₄）₂SO₄

（填化學(xué)式）．
（3）若c（MnSO₄）=3×10^-6 mol?L^-1，c（CO₃^2-）=3.3×10^-5 mol?L^-1，則MnSO₄溶液與碳酸鹽溶液按體積比2：1混合，恰好達(dá)到溶解平衡，MnCO₃的K_sp=

2.2×10^-11

．
（4）請(qǐng)寫出步驟④發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：

Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺

．
（5）步驟⑤，在不同溫度下分解可得到錳的不同氧化物．根據(jù)如圖數(shù)據(jù)計(jì)算：530℃至1000℃時(shí)，可得一種固體純凈物．其化學(xué)式為：

Mn₂O₃

．

（6）稱取0.435g軟錳礦于燒杯中，再分別往燒杯中加入過(guò)量的20.00mL 0.1000mol?L^-1 Na₂C₂O₄溶液和過(guò)量的硫酸，充分?jǐn)嚢枞芙猓�過(guò)濾，將濾液轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，用0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗了4.00mL KMnO₄的溶液．反應(yīng)式如下：MnO₂+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O
①寫出酸性KMnO₄溶液滴定剩余Na₂C₂O₄溶液的離子反應(yīng)方程式：

5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O

．
②計(jì)算軟錳礦中MnO₂的百分含量

20.0%

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)所學(xué)知識(shí)來(lái)回答二氧化錳的作用；
（2）根據(jù)離子沉淀所需調(diào)節(jié)的溶液的酸堿性情況數(shù)據(jù)來(lái)回答；
（3）根據(jù)MnCO₃的K_sp=[Mn²⁺]?[CO₃^2-]來(lái)計(jì)算；
（4）向含有錳離的鹽中通入二氧化碳和氨氣，可以獲得碳酸錳沉淀；
（5）根據(jù)圖示信息：530℃是獲得的是8.7g的二氧化錳，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物來(lái)計(jì)算回答；
（6）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可以將草酸根氧化；
②根據(jù)錳元素守恒的思想來(lái)計(jì)算二氧化錳的百分含量．

解答：解：（1）在所學(xué)知識(shí)中，二氧化錳的作用有：在雙氧水的分解反應(yīng)中做催化劑，在實(shí)驗(yàn)室可以用二氧化錳和濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，故答案為：催化劑、制備氯氣；
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，氫氧化鐵在pH=6.4開(kāi)始沉淀，當(dāng)pH=9.0時(shí)沉淀完全，氫氧化銅在pH=4.2開(kāi)始沉淀，當(dāng)pH=6.7時(shí)沉淀完全，所以步驟②先獲得的是氫氧化鐵，然后獲得的是氫氧化銅，最后溶液是硫酸銨，
故答案為：Fe（OH）₃、Cu（OH）₂、（NH₄）₂SO₄；
（3）MnCO₃的K_sp=[Mn²⁺]?[CO₃^2-]=

3×10-6×2

3

×

3.3×10-5

3

=2.2×10^-11，故答案為：2.2×10^-11；
（4）向含有錳離的鹽中通入二氧化碳和氨氣，可以獲得碳酸錳沉淀，原理為：Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mn²⁺+2NH₃+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2NH₄⁺；
（5）530℃是獲得的是8.7g的二氧化錳，物質(zhì)的量是0.1mol，在1000℃是得到的是7.9gMn的氧化物，相對(duì)分子質(zhì)量=

7.9

0.1

=79或是79的整數(shù)倍，所以是Mn₂O₃，故答案為：Mn₂O₃；
（6）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可以將草酸根氧化，實(shí)質(zhì)是：C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②0.1000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗了4.00mL KMnO₄的溶液，則草酸鈉的剩余量=0.1000mol?L^-1×0.004L×

5

2

=0.001mol，所以反應(yīng)掉的草酸鈉的量是0.001mol，根據(jù)反應(yīng)MnO₂+Na₂C₂O₄+2H₂SO₄=MnSO₄+Na₂SO₄+2CO₂↑+2H₂O，
0.001mol Na₂C₂O₄溶液消耗掉的二氧化錳的物質(zhì)的量為0.001mol，所以軟錳礦中MnO₂的百分含量=

0.001mol×87g/mol

0.435g

×100%=20.0%，故答案為：20%．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道物質(zhì)的分離和提醇知識(shí)的綜合題目，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，綜合性較強(qiáng)，難度較大．