Question

（16分）軟錳礦的主要成分為MnO2，還含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等雜質(zhì)，工業(yè)上用軟錳礦制取MnSO4·H2O的流程如下：

已知：Fe3+、Al3+、Mn2+和Mg2+以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH分別為3.2、5.2、10.4、12.4；溫度高于27℃時(shí)，MnSO4的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低。

（1）“浸出”過(guò)程中MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+的離子方程式為_(kāi)_______。

（2）“浸出”過(guò)程中Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+和Fe2+，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______。

（3）“濾渣1”的主要成分是__________，“調(diào)pH至5～6”所加的試劑是_________（填“石灰水”或“稀硫酸”）。

（4）根據(jù)下表數(shù)據(jù)，選擇“第2步除雜”所加的物質(zhì)A（由一種陽(yáng)離子和一種陰離子組成），物質(zhì)A的化學(xué)式為_(kāi)_______。

陰離子 Ksp 陽(yáng)離子	CO32－	F－	OH－
Ca2+	5.0×10－9	1.5×10－10	4.7×10－6
Mg2+	3.8×10－6	7.4×10－11	5.6×10－12
Mn2+	2.2×10－11	5.3×10－3	2.1×10－13
Zn2+	1.2×10－10	3.0×10－2	6.9×10－17

（5）采用“趁熱過(guò)濾”操作的原因是________。

Answer 1

（1）MnO2＋SO2Mn2＋＋SO42－

（2）Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；2Fe3+＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－

（3）Fe(OH)3、Al(OH)3；石灰水 （4）MnF2

（5）防止溫度下降時(shí)MnSO4H2O溶解，導(dǎo)致產(chǎn)率降低

【解析】

試題分析：（1）浸出過(guò)程中MnO2被SO2還原轉(zhuǎn)化為Mn2+的離子方程式為MnO2＋SO2Mn2＋＋SO42－。

（2）浸出過(guò)程中Fe2O3與酸反應(yīng)生成鐵離子，鐵離子被SO2還原轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，則轉(zhuǎn)化為Fe3+和Fe2+的離子方程式為Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O；2Fe3+＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－。

（3）雙氧水把亞鐵離子氧化為鐵離子，根據(jù)金屬陽(yáng)離子沉淀時(shí)的pH值可知pH在5到6之間時(shí)生成的沉淀是氫氧化鐵和氫氧化鋁，及濾渣1的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；要增大溶液的pH則需要加入氫氧化鈣，硫酸是強(qiáng)酸，不能選擇，則調(diào)pH至5～6所加的試劑是石灰水。

（4）由于不能引入雜質(zhì)，則陽(yáng)離子選擇錳離子。又因?yàn)橐�沉淀溶液中的鎂離子和鈣離子，則A的溶度積常數(shù)不能太小，所以根據(jù)下表數(shù)據(jù)可知“第2步除雜”所加的物質(zhì)A MnF2。

（5）由于溫度高于27℃時(shí)，MnSO4的溶解度隨溫度的升高而逐漸降低，所以為防止溫度下降時(shí)MnSO4·H2O溶解，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，因此需要“趁熱過(guò)濾”。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)制備工藝流程圖的分析與應(yīng)用