Question

【題目】工業(yè)上以某軟錳礦（主要成分為MnO2，還含有SiO2、Al2O3等雜質）為原料，利用煙道氣中的SO2制備MnSO4·H2O的流程如下：

(1)濾渣A的主要成分是_________（填化學式）。

(2)操作Ⅰ為加熱（煮沸）結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥。根據下圖溶解度曲線分析，趁熱過濾的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外，還有____________________。

（3）MnSO4常用于測量地表水的DO值(每升水中溶解氧氣的質量，即溶氧量)。我國《地表水環(huán)境質量標準》規(guī)定，生活飲用水源的DO值不得低于5 mg·L－1。李明同學設計了如下實驗步驟測定某河水的DO值：

第一步：使如圖所示裝置中充滿N2后，用注射器向三頸燒瓶中加入200 mL水樣。

第二步：用注射器向三頸燒瓶中依次加入一定量MnSO4溶液（過量）、堿性KI溶液（過量），開啟攪拌器，發(fā)生下列反應：Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓（未配平）

第三步：攪拌并向燒瓶中加入一定量H2SO4溶液，在酸性條件下，上述MnO(OH)2將I－氧化為I2，其反應如下： MnO(OH)2＋I－＋H＋→Mn2+＋I2＋H2O（未配平）

第四步：從燒瓶中取出40.00 mL溶液，與0.010 mol·L－1Na2S2O3溶液發(fā)生反應：2S2O32—＋I2=S4O62—＋2I－，恰好完全進行時，消耗Na2S2O3溶液4.40 mL。

①在配制第二、三步所加試劑時，所有溶劑水須先煮沸后再冷卻才能使用，將溶劑水煮沸的作用是_____。

②通過計算判斷作為飲用水源，此河水的DO值是否達標______ (寫出計算過程，不考慮第二、三步加入試劑后水樣體積的變化)。

Answer 1

【答案】SiO2 減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O 除去水中溶解的氧氣 達標

【解析】

分析信息和工藝流程知向軟錳礦漿通入稀硫酸和煙道氣，酸浸，酸性條件下，二氧化錳與二氧化硫反應生成硫酸錳、氧化鋁和稀硫酸反應生成硫酸鋁，過濾，濾渣A為二氧化硅，向濾液1中加入氨水，調節(jié)pH=5.4，將Al3+轉化為氫氧化鋁沉淀，過濾，濾渣B為氫氧化鋁，濾液2為硫酸錳溶液，經過加熱（煮沸）結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥，得MnSO4·H2O，據此作答。

（1）由分析可知濾渣A的主要成分是二氧化硅，化學式為：SiO2，故答案為：SiO2。

（2）由溶解度曲線分析可知，趁熱過濾的目的除了防止MnSO4·H2O中含有(NH4)2SO4外，還有減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O，故答案為：減少MnSO4·H2O的損失，防止生成MnSO4·5H2O。

（3）①溶液中氧氣溶解度不大，且隨溫度升高溶解度減小，所以配制以上無氧溶液時需要通過煮沸溶劑后冷卻，把溶劑水中溶解的氧氣趕出，減少實驗誤差
故答案為：除去水中溶解的氧氣。

②Mn2＋＋O2＋OH－→MnO(OH)2↓，根據觀察法配平反應方程式為：2Mn2＋＋O2＋4OH-=2MnO(OH)2↓；MnO（OH）2+I-+H+→Mn2++I2+H2O，反應中碘元素化合價-1價變化為0價，錳元素化合價降低+4價變化為+2價，電子轉移總數2，配平得到離子方程式為：MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O。

用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2發(fā)生反應：2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，以淀粉作指示劑，隨硫代硫酸鈉溶液滴入，滴定過程中滴入最后一滴溶液藍色變?yōu)闊o色且半分鐘不變說明反應達到終點。

恰好完全進行時，消耗Na2S2O3溶液4.40mL，2Mn2++O2+4OH-═2MnO（OH）2↓，MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，得到定量關系為：
O2～2MnO（OH）2～2I2～4S2O32-，
1 4
n 0.0044L×0.010molL-1
n=1.1×10-5mol
200mL水樣中含氧氣1.1×10-5mol×200÷40=5.5×10-5mol
氧氣濃度=5.5×10-5mol÷0.2L=2.75×10-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.75×10-4mol/L×32g/mol=8.8×10-3g/L=8.8mg/L>5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mgL-1．則此水樣達標。

故答案為：恰好完全進行時，消耗Na2S2O3溶液4.40mL，2Mn2++O2+4OH-═2MnO（OH）2↓，MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O，2S2O32-+I2═S4O62-+2I-，得到定量關系為：
O2～2MnO（OH）2～2I2～4S2O32-，
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n 0.0044L×0.010molL-1
n=1.1×10-5mol
200mL水樣中含氧氣1.1×10-5mol×200÷40=5.5×10-5mol
氧氣濃度=5.5×10-5mol÷0.2L=2.75×10-4mol/L，
水中溶氧量（DO）=2.75×10-4mol/L×32g/mol=8.8×10-3g/L=8.8mg/L>5 mg/L，生活飲用水源的DO不能低于5mgL-1．則此水樣達標。