Question

【題目】二氧化錳是制造鋅錳干電池的基本材料，工業(yè)上以軟錳礦、菱錳礦為原料來制備。某軟錳礦主要成分為MnO2，還含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，其處理流程圖如下：

化合物	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp近似值	10-35	10-6	10-38

（1）硫酸亞鐵在酸性條件下將MnO2還原為MnSO4，酸浸時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。

（2）“氨水、攪拌”，其中“攪拌”不僅能加快反應(yīng)速率，還能___________；濾渣A的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3，加入氨水需調(diào)節(jié)pH 至少達(dá)到____________，恰好能使Fe3+、A13+沉淀完全。(當(dāng)離子濃度降到1.0×10-5mol·L-1時即視為沉淀完全)

（3）濾渣B的成分是___________________。

（4）MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O為體系的電解液中電解獲得，其陽極電極反應(yīng)式為_____________________________________________________。

（5）工業(yè)上采用間接氧化還原滴定法測定MnO2純度，其操作過程如下：準(zhǔn)確稱量0.9200g該樣品，與足量酸性KI 溶液充分反應(yīng)后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好與25.00mL 0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液反應(yīng)（I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）。計(jì)算可得該樣品純度_____%。(小數(shù)點(diǎn)后保留1位數(shù)字)。

Answer 1

【答案】 MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O 充分氧化過量的Fe2+ 4 CuS、ZnS Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 47.3

【解析】

試題本題以軟錳礦制備MnO2的流程為載體，考查流程的分析，物質(zhì)的分離和提純，溶度積的計(jì)算和沉淀的轉(zhuǎn)化，電解原理和電極反應(yīng)式的書寫，氧化還原滴定測定物質(zhì)的純度。

（1）軟錳礦中加入H2SO4和過量FeSO4溶液“酸浸”時MnO2被還原為MnSO4，則FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3，“酸浸”時發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O。

（2）“酸浸”時除了MnO2被還原成MnSO4外，F(xiàn)e、Al、Zn、Cu也溶解轉(zhuǎn)化為FeSO4、Al2（SO4）3、ZnSO4、CuSO4，酸浸后過濾得到的濾液中含MnSO4、Fe2（SO4）3、FeSO4、Al2（SO4）3、ZnSO4、CuSO4；向此濾液中加入氨水并攪拌，其中“攪拌”不僅能加快反應(yīng)速率，還能將Fe2+充分氧化轉(zhuǎn)化成Fe3+；加入氨水調(diào)節(jié)pH使Al3+、Fe3+完全轉(zhuǎn)化成Al（OH）3、Fe（OH）3沉淀形成濾渣A，由于Al（OH）3、Fe（OH）3類型相同且Al（OH）3的溶度積大于Fe（OH）3的溶度積，使Fe3+、Al3+完全沉淀，只要使Al3+完全沉淀，即c（Al3+）110-5mol/L，c（Al3+）·c3（OH-）=10-35，c（OH-）=110-10mol/L，c（H+）110-4mol/L，pH4，pH至少達(dá)到4能使Fe3+、Al3+沉淀完全。

（3）加入氨水調(diào)節(jié)pH至5.4經(jīng)過濾后濾渣A為Fe（OH）3、Al（OH）3，濾液中含MnSO4、ZnSO4、CuSO4、（NH4）2SO4，向?yàn)V液中加入MnS并加熱至沸，發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化形成難溶的ZnS、CuS將Zn2+、Cu2+除去，過濾得到的濾渣B的成分為ZnS、CuS。

（4）根據(jù)題意電解過程中MnSO4被氧化成MnO2，則陽極電極反應(yīng)式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。

（5）MnO2與足量酸性KI反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+4H++2I-=Mn2++I2+2H2O，得出關(guān)系式：MnO2~I2~2Na2S2O3，n（MnO2）=n（Na2S2O3）=0.08mol/L0.025L=0.005mol，m（MnO2）=0.005mol87g/mol=0.435g，該樣品純度為100%=47.3%。