Question

1．MnCO₃是信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)電工業(yè)的重要基礎(chǔ)功能材料，某地有含錳礦石（主要成分是MnO₂還含CaO、Al₂O₃、FeS等雜質(zhì)），由此礦石生產(chǎn)MnCO₃的工藝流程如下：

物質(zhì)	開(kāi)始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Ca（OH）2	12	------
Al（OH）3	3.8	4.7

回答下列問(wèn)題：
（1）操作Ⅰ為：過(guò)濾．
（2）取溶液Ⅰ加入KSCN溶液，溶液呈血紅色，試寫出酸溶過(guò)程中FeS發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：FeS+12H⁺+3MnO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe³⁺+2S↓+3Mn²⁺+6H₂O
（3）調(diào)節(jié)溶液pH所用物質(zhì)X最好為C
A．NaOH溶液    B．氨水   C．MnCO₃固體    D．鹽酸
（4）濾渣Ⅰ為Al（OH）₃、Fe（OH）₃，濾渣Ⅱ?yàn)镃aF₂．
（5）沉錳的化學(xué)方程式為：MnSO₄+2NaHCO₃=MnCO₃↓+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑．
（6）MnCO₃也是制造鋰離子電池的重要原料，在此電池的正極，充放電過(guò)程中發(fā)生LiMn₂O₄與Li_1-xMn₂O₄之間的轉(zhuǎn)化，寫出該電池充電時(shí)正極發(fā)生的反應(yīng)式：LiMn₂O₄-xe^-=Li_1-xMn₂O₄+xLi⁺．

Answer 1

分析 錳礦石的主要成分是MnO₂還含CaO、Al₂O₃、FeS等雜質(zhì)，加入稀硫酸高溫酸溶，二氧化錳將氯化亞鐵氧化成硫單質(zhì)、鐵離子，同時(shí)氧化鈣和氧化鋁與稀硫酸反應(yīng)，通過(guò)操作Ⅰ過(guò)濾得到S沉淀和含有錳離子、鐵離子、鈣離子和鋁離子的濾液Ⅰ；通過(guò)調(diào)節(jié)濾液Ⅰ的pH，將鋁離子、鐵離子轉(zhuǎn)化成Al（OH）₃、Fe（OH）₃，過(guò)濾后分離出Al（OH）₃、Fe（OH）₃，濾液Ⅱ中含有鈣離子和錳離子，加入NaF后將鈣離子轉(zhuǎn)化成CaF₂沉淀，過(guò)濾后得到濾渣Ⅱ（CaF₂沉淀）和濾液Ⅲ（主要含有硫酸錳），再加入碳酸氫鈉，發(fā)生反應(yīng)：MnSO₄+2NaHCO₃=MnCO₃↓+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，從而獲得MnCO₃，
（1）操作Ⅰ得到的是S單質(zhì)的沉淀，據(jù)此判斷分離方法；
（2）溶液Ⅰ加入KSCN溶液呈現(xiàn)紅色，說(shuō)明有鐵離子存在，據(jù)此寫出在酸溶過(guò)程中FeS發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；
（3）除雜時(shí)由于不能引進(jìn)雜質(zhì)，則調(diào)節(jié)溶液的pH所用的物質(zhì)最好為MnCO₃； 
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可得到當(dāng)pH=6的時(shí)候，鐵離子和鋁離子會(huì)完全沉淀，據(jù)此可知濾渣成分；濾液中還會(huì)含有鈣離子，加入NaF后轉(zhuǎn)化成CaF₂沉淀；
（5）沉錳是利用碳酸氫鈉與硫酸錳反應(yīng)生成碳酸錳沉淀，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（6）MnCO₃也是制造鋰離子電池的重要原料，在此電池充電過(guò)程中正極發(fā)生LiMn₂O₄失去電子寫生成Li_1-xMn₂O₄，據(jù)此寫出該電池充電時(shí)正極發(fā)生的反應(yīng)式．

解答 解：錳礦石的主要成分是MnO₂還含CaO、Al₂O₃、FeS等雜質(zhì)，加入稀硫酸高溫酸溶，二氧化錳將氯化亞鐵氧化成硫單質(zhì)、鐵離子，同時(shí)氧化鈣和氧化鋁與稀硫酸反應(yīng)，通過(guò)操作Ⅰ過(guò)濾得到S沉淀和含有錳離子、鐵離子、鈣離子和鋁離子的濾液Ⅰ；通過(guò)調(diào)節(jié)濾液Ⅰ的pH，將鋁離子、鐵離子轉(zhuǎn)化成Al（OH）₃、Fe（OH）₃，過(guò)濾后分離出Al（OH）₃、Fe（OH）₃，濾液Ⅱ中含有鈣離子和錳離子，加入NaF后將鈣離子轉(zhuǎn)化成CaF₂沉淀，過(guò)濾后得到濾渣Ⅱ（CaF₂沉淀）和濾液Ⅲ（主要含有硫酸錳），再加入碳酸氫鈉，發(fā)生反應(yīng)：MnSO₄+2NaHCO₃=MnCO₃↓+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，從而獲得MnCO₃，
（1）操作Ⅰ得到的是S單質(zhì)的沉淀，該物質(zhì)分離的方法為過(guò)濾，
故答案為：過(guò)濾；
（2）取溶液Ⅰ加入KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色，說(shuō)明有鐵離子存在，所以在酸溶過(guò)程中FeS發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：FeS+12H⁺+3MnO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe³⁺+2S↓+3Mn²⁺+6H₂O，
故答案為：FeS+12H⁺+3MnO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe³⁺+2S↓+3Mn²⁺+6H₂O；
（3）由于不能引進(jìn)雜質(zhì)，則調(diào)節(jié)溶液的pH所用的物質(zhì)X最好為MnCO₃固體，故C正確，
故答案為：C； 
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析可得到當(dāng)pH=6的時(shí)候，鐵離子和鋁離子會(huì)完全沉淀，因此濾渣為Al（OH）₃、Fe（OH）₃；
濾液中還會(huì)含有鈣離子，則加入NaF后轉(zhuǎn)化成CaF₂沉淀，
故答案為：Al（OH）₃、Fe（OH）₃；CaF₂；
（5）濾液Ⅲ中含有硫酸錳，硫酸錳與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成碳酸錳沉淀、硫酸鈉、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnSO₄+2NaHCO₃=MnCO₃↓+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案為：MnSO₄+2NaHCO₃=MnCO₃↓+Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑；
（6）MnCO₃也是制造鋰離子電池的重要原料，在此電池充電過(guò)程中正極發(fā)生LiMn₂O₄失去電子的氧化反應(yīng)，該電池充電時(shí)正極發(fā)生的反應(yīng)式為：LiMn₂O₄-xe^-=Li_1-xMn₂O₄+xLi⁺，
故答案為：LiMn₂O₄-xe^-=Li_1-xMn₂O₄+xLi⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，根據(jù)制備流程明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒅苽湓�理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法，試題有利于提高學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>