Question

【題目】以軟錳礦粉（主要含有MnO2，還含有少量的Fe2O3、Al2O3等雜質）為原料制備高純MnO2的流程如下圖所示：

已知：①常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10-38，Ksp [Al(OH)3]=4.0×10-34。

②常溫下，氫氧化物沉淀的條件：Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4；Mn2+開始沉淀的pH為8.1。

③常溫下，當溶液中金屬離子物質的量濃度小于或等于1×10-5mol·L-l時，可視為該金屬離子已被沉淀完全。

（1） “酸浸”時加入一定量的硫酸，硫酸不能過多或過少。“硫酸”過多造成氨的損失；硫酸過少時，“酸浸”時會有紅褐色渣出現，原因是________________________。

（2）加入氨水應調節pH的范圍為__________________，當Fe3+恰好沉淀完全時，c(Al3+)=_____________mol·L-l。

（3）“過濾”所得濾渣為MnCO3，濾液中溶質的主要成分是____________（填化學式），寫出其陽離子的電子式：_______________________________。

（4）加入碳酸氫銨產生沉淀的過程稱為“沉錳”。

①“沉錳”過程中放出CO2，反應的離子方程式為_______________________________。

②“沉錳”過程中沉錳速率與溫度的關系如圖所示。當溫度高于60℃時，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是________________________________________________。

（5）工業上采用間接氧化還原滴定法測定MnO2純度，其操作過程如下：準確稱量0.9200g該樣品，與足量酸性KI溶液充分反應后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好與25.00mL 0.0800mol·L-1 Na2S2O3溶液反應（I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）。計算可得該樣品純度為___________。

Answer 1

【答案】生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀4.6~8.10.05(NH4)2SO4Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O溫度過高時碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢47.3%

【解析】

（1）硫酸過少時，“酸浸”時會有紅褐色渣出現，原因是生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀，故答案為：生成的Fe3+水解得到Fe(OH)3沉淀；

（2）由題中信息可知，Al3+、Fe3+完全沉淀的pH分別為4.6、3.4，Mn2+開始沉淀的pH為8.1。所以，加入氨水應調節pH的范圍為4.6~8.1，當Fe3+恰好沉淀完全時，的物質的量濃度最大值為1×10-5mol·L-l，此時溶液中c(OH-)的最小值為mol/L，c(Al3+)= 0.05mol·L-l，故答案為：4.6~8.1、0.05；

（3）“過濾”所得濾渣為MnCO3，濾液中溶質的主要成分是(NH4)2SO4，其陽離子的電子式為，故答案為：(NH4)2SO4、；

（4）①“沉錳”過程中放出CO2，反應的離子方程式為Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O，故答案為：Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O；

②當溫度高于60℃時，沉錳速率隨著溫度升高而減慢的原因可能是：溫度過高時碳酸氫銨的分解速率顯著加快，沉錳速率隨碳酸氫銨濃度的減小而減慢；

（5）由反應過程可得到關系式：

MnO2～I2～2S2O32-

1 2
n0.02500L×0.0800molL-1×
n=0.005mol， 該樣品MnO2純度=×100%=47.3%，故答案為：47.3%。