Question

4．工業(yè)上用含錳廢料（主要成分MnO₂，含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、CuO、CaO等）與煙氣脫硫進行聯(lián)合處理并制備MnSO₄的流程如圖1：

已知：25℃時，部分氫氧化物的溶度積常數(shù)（K_sp）如表所示．

氫氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Cu（OH）2	Mn（OH）2
Ksp	1.0×10-33	4.0×10-38	2.0×10-20	4.0×10-14

請回答：
（1）沉淀1的化學(xué)式為CaSO₄．
（2）（NH₄）₂S的電子式為；“凈化”時，加入（NH₄）₂S的作用為使Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀．
（3）“酸化、還原”中，發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為．
（4）已知：濾液3中除MnSO₄外，還含有少量（NH₄）₂SO₄．（NH₄）₂SO₄、MnSO₄的溶解度曲線如圖2所示．
據(jù)此判斷，操作“I”應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥．
（5）工業(yè)上可用電解酸性MnSO₄溶液的方法制備MnO₂，其陽極反應(yīng)式為Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺．
（6）25.35g MnSO₄•H₂O樣品受熱分解過程的熱重曲線（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如圖3所示．
①300℃時，所得固體的化學(xué)式為MnSO₄．
②1150℃時，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3MnO₂$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$Mn₃O₄+O₂↑．

Answer 1

分析 含錳廢料（主要成分MnO₂，含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、CuO、CaO等）與含有二氧化硫煙氣、稀硫酸溶解，發(fā)生SO₂+MnO₂═Mn²⁺+SO₄^2-，F(xiàn)e₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O，Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，CuO+2H⁺=Cu²⁺+H₂O，CaO+2H⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓+H₂O，沉淀1為CaSO₄，濾液1 金屬陽離子為Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺，加入雙氧水氧化Fe²⁺為Fe³⁺，調(diào)節(jié)pH為5沉淀Fe³⁺、Al³⁺，沉淀2為Al（OH）₃和Fe（OH）₃，濾液2金屬陽離子為Mn²⁺、Cu²⁺，加入（NH₄）₂S沉淀Cu²⁺，濾液3中除MnSO₄外，還含有少量（NH₄）₂SO₄，將濾液3蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥制備MnSO₄，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）含錳廢料與稀硫酸反應(yīng)：CaO+2H⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓+H₂O，沉淀1為CaSO₄；
故答案為：CaSO₄；
（2）（NH₄）₂S為離子化合物，電子式為：；（NH₄）₂S的作用沉淀Cu²⁺使Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀；
故答案為：；使Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀；
（3）“酸化、還原”中，發(fā)生的所有氧化還原反應(yīng)的離子方程式為：SO₂+MnO₂═Mn²⁺+SO₄^2-，F(xiàn)e₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O；
故答案為：SO₂+MnO₂═Mn²⁺+SO₄^2-，F(xiàn)e₂O₃+SO₂+2H⁺=2Fe²⁺+SO₄^2-+H₂O；
（4）由圖可知（NH₄）₂SO₄的溶解度隨溫度的升高而增大，MnSO₄的溶解度隨溫度的升高減小，故將濾液3蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、洗滌、干燥制備MnSO₄；
故答案為：趁熱過濾；
（5）用電解酸性MnSO₄溶液的方法制備MnO₂，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
故答案為：Mn²⁺+2H₂O-2e^-=MnO₂+4H⁺；
（6）25.35g MnSO₄•H₂O樣品n（錳）=n（MnSO₄•H₂O）=0.15mol，其中n（H₂O）=0.15mol，m（H₂O）=2.7g，300℃時，所得固體質(zhì)量為22.65g，減少的質(zhì)量為2.7g，則說明該段失去結(jié)晶水，此時固體為：MnSO₄；
300℃時，固體為：MnSO₄，受熱分解生成錳的氧化物和硫的氧化物0.15mol，850℃時，固體質(zhì)量由22.65g減少到為13.05g，減少的質(zhì)量為9.6g，則硫氧化物的相對質(zhì)量為64，故為二氧化硫，則此時的固體為MnO₂，
1150℃時固體為為二氧化錳分解所得，錳元素質(zhì)量守恒，則m（錳）=n（錳）×55=8.25g，則氧化物中m（O）=11.45g-8.25g=3.2g，n（O）=0.2mol，故n（Mn）：n（O）=0.15：0.2=3：4，則該氧化物為：Mn₃O₄，故反應(yīng)為：3MnO₂ $\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$Mn₃O₄+O₂↑；
故答案為：MnSO₄；3MnO₂ $\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$Mn₃O₄+O₂↑．

點評 本題考查物質(zhì)的制備、化學(xué)反應(yīng)圖象的有關(guān)進行計算，關(guān)鍵是根據(jù)質(zhì)量分析各點物質(zhì)的成分，注意利用守恒法計算，避免計算繁瑣，需要學(xué)生具備知識的基礎(chǔ)，難度中等．