Question

20．工業(yè)上用菱錳礦（MnCO₃）[含F(xiàn)eCO₃、SiO₂、Cu₂（OH）₂CO₃等雜質(zhì)]為原料制取KMnO₄．其流程示意圖如下：

②金屬陽離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表：

	Mn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Cu（OH）2
開始沉定時(shí)	8.3	7.6	2.7	6.7
完全沉淀時(shí)	9.8	9.6	3.7	9

回答下列問題：
（1）寫出濾渣1的一種工業(yè)用途：建筑材料．實(shí)驗(yàn)室模擬該流程過程中，洗滌濾渣1的具體操作方法為將沉淀放在過濾器中，水浸沒沉淀自然流下，重復(fù)2～3次．
（2）試劑a最好選用B（填選項(xiàng)字母）．
A．氯水    B．高錳酸鉀
C．次氯酸鈉    D．濃鹽酸
（3）試劑b可選用CD（填選項(xiàng)字母）．
A．氨水    B．稀硫酸    C．碳酸錳    D．Mn（OH）₂    E．NaOH
（4）試劑c為MnS，寫出濾液2中加入MnS后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS
（5）用惰性電極電解硫酸錳和硫酸鉀混合溶液的方法可以制取高錳酸鉀，寫出電解時(shí)的陽極反應(yīng)式：Mn²⁺-5e^-+4H₂O=8H⁺+MnO₄^-．工業(yè)上用硫酸溶解碳酸錳，而不用鹽酸溶解，其原因是氯離子放電生成有毒氣體氯氣．
（6）KMnO₄是一種常用的滴定試劑，某同學(xué)用酸性高錳酸鉀溶液測定濾液1中Fe²⁺的含量．滴定過程中，每次均量取25.00mL的濾液1置于錐形瓶中，滴定三次平均消耗掉0.1000mol/L的KMnO₄溶液20.00mL，則濾液1中Fe²⁺的濃度為22.4g/L（保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 菱錳礦用稀硫酸酸浸，MnCO₃、FeCO₃、Cu₂（OH）₂CO₃與稀硫酸反應(yīng)，SiO₂不與稀硫酸反應(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液中加入試劑a為高錳酸鉀，將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加入試劑b為碳酸錳、Mn（OH）₂等調(diào)節(jié)PH=4時(shí)Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，過濾除去，濾液2中加入試劑c為MnS，將溶液中Cu²⁺氧化為CuS沉淀過濾除去，濾液3中為MnCl₂，最后經(jīng)電解得到KMnO₄．
（1）二氧化硅可用于建筑、鋪路或生成硅酸鹽等；將沉淀放在過濾器中，水浸沒沉淀自然流下；
（2）試劑a將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，且不能引入新雜質(zhì)；
（3）試劑b調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，但不能引入新雜質(zhì)；
（4）發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化；
（5）由題意可知，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，錳離子失去電子；用氯化鎂時(shí)電解氯離子放電生成氯氣；
（6）根據(jù)關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-計(jì)算25.00mL的濾液1中Fe²⁺的物質(zhì)的量，再根據(jù)Fe²⁺的濃度=$\frac{nM}{V}$計(jì)算．

解答 解：（1）二氧化硅可用于建筑、鋪路或生成硅酸鹽等；洗滌濾渣1的具體操作方法為將沉淀放在過濾器中，水浸沒沉淀自然流下，重復(fù)2～3次，
故答案為：建筑材料；將沉淀放在過濾器中，水浸沒沉淀自然流下，重復(fù)2～3次；
（2）試劑a將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，且不能引入新雜質(zhì)，只有高錳酸鉀符合，
故答案為：B；
（3）試劑b調(diào)節(jié)pH使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，但不能引入新雜質(zhì)，則加入試劑b為碳酸錳、Mn（OH）₂等，
故答案為：CD；
（4）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，
故答案為：MnS+Cu²⁺=Mn²⁺+CuS；
（5）用惰性電極電解硫酸錳和硫酸鉀混合溶液的方法可以制取高錳酸鉀，電解時(shí)的陽極反應(yīng)式為Mn²⁺-5e^-+4H₂O=8H⁺+MnO₄^-．工業(yè)上用硫酸溶解碳酸錳，而不用鹽酸溶解，其原因是氯離子放電生成有毒氣體氯氣，
故答案為：Mn²⁺-5e^-+4H₂O=8H⁺+MnO₄^-；氯離子放電生成有毒氣體氯氣；
（6）高錳酸鉀與Fe²⁺的反應(yīng)是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依據(jù)電子守恒，鐵離子和亞鐵離子前乘5，依據(jù)原子守恒和電荷守恒得到反應(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；設(shè)25.00mL的濾液1中Fe²⁺的物質(zhì)的量xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                               1
xmol           0.02L×0.1000mol/L    所以x=0.01mol，則濾液1中Fe²⁺的濃度為$\frac{0.01mol×56g/mol}{0.025L}$=22.4g/L，
故答案為：22.4．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純及物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握實(shí)驗(yàn)流程中的反應(yīng)、混合物分離提純、電解原理為解答 的關(guān)鍵，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目難度中等．