Question

17．工業(yè)上用菱錳礦（MnCO₃）為原料制取二氧化錳，其流程示意圖如圖：

已知：
生成氫氧化物沉淀的pH

	Mn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉淀時(shí)	8.3	6.3	2.7	4.7
完全沉淀時(shí)	9.8	8.3	3.7	6.7

如表是三種難溶金屬硫化物的溶度積常數(shù)（25℃）

化學(xué)式	FeS	CuS	MnS
溶度積	6.3×10-18	1.3×10-36	2.5×10-13

回答下列問題：
（1）濾渣1為SiO₂；
（2）向溶液1中加入雙氧水時(shí)，反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（3）濾液2中加入稍過量的難溶電解質(zhì)MnS，以除去Cu²⁺，反應(yīng)的離子方程式是MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS；在CuS、MnS共存的懸濁液中，則$\frac{c（C{u}^{2+}）}{c（M{n}^{2+}）}$=5.2×10^-24．
（4）將MnCl₂轉(zhuǎn)化為MnO₂的一種方法是氧化法．其具體做法是用酸化的NaClO₃溶液將MnCl₂氧化，該反應(yīng)的離子方程式為：5Mn²⁺+2ClO₃^-+□4H₂O═□Cl₂↑+□5MnO₂+□8H⁺；
（5）將MnCl₂轉(zhuǎn)化為MnO₂的另一種方法是電解法．
①生成MnO₂的電極反應(yīng)式是Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
②若直接電解MnCl₂溶液，生成MnO₂的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量Cl₂，檢驗(yàn)Cl₂的操作是將潤濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl₂生成．

Answer 1

分析 菱錳礦用鹽酸酸浸，MnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃與鹽酸反應(yīng)，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液1中含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化銅及剩余的HCl，向?yàn)V液中加入生石灰，調(diào)節(jié)溶液pH=4，加入過氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)氧化得到Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu²⁺氧化為CuS沉淀過濾除去，濾液3中為MnCl₂，系列轉(zhuǎn)化得到MnO₂．
（1）將菱錳礦粉碎，可以增大接觸面積，提高反應(yīng)速率；碳酸鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、二氧化碳與水；
（2）加入過氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)氧化得到Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成；
（3）MnS與氯化銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化更難溶的CuS，同時(shí)得到氯化鎂，在CuS、MnS共存的懸濁液中MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS，K=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（CuS）}$；
（4）用酸化的NaClO₃溶液將MnCl₂氧化得到MnO₂，Mn元素發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl₂，由于在酸性條件下反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒可知，生成物中有H⁺生成，根據(jù)H元素守恒，可知反應(yīng)物中缺項(xiàng)物質(zhì)為H₂O，結(jié)合電荷守恒、原子守恒配平；
（5）①由題意可知，Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂，發(fā)生氧化反應(yīng)，由O元素守恒可知有水參加反應(yīng)，由電荷守恒可知應(yīng)有H⁺生成；
②生成氯氣發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極產(chǎn)生，用潤濕的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)．

解答 解：菱錳礦用鹽酸酸浸，MnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃與鹽酸反應(yīng)，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液1中含有氯化鎂、氯化亞鐵、氯化銅及剩余的HCl，向?yàn)V液中加入生石灰，調(diào)節(jié)溶液pH=4，加入過氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)氧化得到Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，濾液2中加入MnS，將溶液中Cu²⁺氧化為CuS沉淀過濾除去，濾液3中為MnCl₂，系列轉(zhuǎn)化得到MnO₂．
（1）菱錳礦用鹽酸酸浸，MnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃與鹽酸反應(yīng)，SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO₂，故答案為：SiO₂；
（2）加入過氧化氫將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，在PH=4時(shí)氧化得到Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，根據(jù)電荷守恒有氫離子生成，反應(yīng)離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H₂O=2Fe（OH）₃↓+4H⁺；
（3）MnS與氯化銅反應(yīng)轉(zhuǎn)化更難溶的CuS，同時(shí)得到氯化鎂，反應(yīng)離子方程式為：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS，在CuS、MnS共存的懸濁液中MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS，K=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（C{u}^{2+}）}$×$\frac{c（{S}^{2-}）}{c（{S}^{2-}）}$=$\frac{Ksp（MnS）}{Ksp（CuS）}$，則$\frac{c（C{u}^{2+}）}{c（M{n}^{2+}）}$=$\frac{Ksp（CuS）}{Ksp（MnS）}$=$\frac{1.3×1{0}^{-36}}{2.5×1{0}^{-13}}$=5.2×10^-24，
故答案為：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS；5.2×10^-24；
（4）用酸化的NaClO₃溶液將MnCl₂氧化得到MnO₂，Mn元素發(fā)生氧化反應(yīng)，則Cl元素發(fā)生還原反應(yīng)生成Cl₂，由于在酸性條件下反應(yīng)，根據(jù)電荷守恒可知，生成物中有H⁺生成，根據(jù)H元素守恒，可知反應(yīng)物中缺項(xiàng)物質(zhì)為H₂O，配平后離子方程式為5Mn²⁺+2ClO₃^-+4H₂O=Cl₂↑+5MnO₂+8H⁺，
故答案為：4H₂O；Cl₂↑；5MnO₂；8H⁺；
（5）①由題意可知，Mn²⁺轉(zhuǎn)化為MnO₂，發(fā)生氧化反應(yīng)，由O元素守恒可知有水參加反應(yīng)，由電荷守恒可知應(yīng)有H⁺生成，電極反應(yīng)式為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；
②生成氯氣發(fā)生氧化反應(yīng)，在陽極產(chǎn)生，檢驗(yàn)Cl₂的操作是：將潤濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl₂生成，
故答案為：將潤濕的淀粉碘化鉀試紙置于陽極附近，若試紙變藍(lán)則證明有Cl₂生成．

點(diǎn)評(píng) 本題物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，主要是物質(zhì)分離提純、物質(zhì)性質(zhì)、溶度積常數(shù)計(jì)算、電解池原理的理解應(yīng)用等，明確原理是解題關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．