Question

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”過程中MnO₂轉(zhuǎn)化為Mn²⁺的離子方程式為

 

．
（2）“浸出”過程中Fe₂O₃轉(zhuǎn)化為Fe³⁺和Fe²⁺，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（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)如表數(shù)據(jù)，選擇“第2步除雜”所加的物質(zhì)A（由一種陽離子和一種陰離子組成），物質(zhì)A的化學(xué)式為

 

．

陰離子 Ksp 陽離子	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“趁熱過濾”操作的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：

分析：由流程可知，軟錳礦的主要成分為MnO₂，還含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等雜質(zhì)，加硫酸溶解后，發(fā)生SO₂+MnO₂

H+  .

MnSO₄，調(diào)節(jié)pH，由氫氧化物的沉淀pH可知，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣I為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后除去鈣離子，結(jié)合表格數(shù)據(jù)可知CaF₂的溶度積較小，則選擇A為MnF₂，且不引入新雜質(zhì)，最后蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾（防止低溫MnSO₄?H₂O溶解而減少），以此來解答．

解答： 解：由流程可知，軟錳礦的主要成分為MnO₂，還含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等雜質(zhì)，加硫酸溶解后，發(fā)生SO₂+MnO₂

H+  .

MnSO₄，調(diào)節(jié)pH，由氫氧化物的沉淀pH可知，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣I為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，然后除去鈣離子，結(jié)合表格數(shù)據(jù)可知CaF₂的溶度機(jī)較小，則選擇A為MnF₂，且不引入新雜質(zhì)，最后蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾（防止低溫MnSO₄?H₂O溶解而減少），
（1）根據(jù)FeSO₄在反應(yīng)條件下將MnO₂還原為MnSO₄，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，故“浸出”過程中MnO₂轉(zhuǎn)化為Mn²⁺的離子方程式為SO₂+MnO₂

H+  .

Mn²⁺+SO₄^2-，
故答案為：SO₂+MnO₂

H+  .

Mn²⁺+SO₄^2-；
（2）“浸出”過程中Fe₂O₃轉(zhuǎn)化為Fe³⁺和Fe²⁺，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+SO₄^2-，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Fe²⁺+SO₄^2-；
（3）結(jié)合題中陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH可知，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃和Al（OH）₃沉淀，其它離子不沉淀，故濾渣1的主要成分為Fe（OH）₃和Al（OH）₃，選試劑石灰水，金屬離子與硫酸不反應(yīng)，
故答案為：Fe（OH）₃和Al（OH）₃；石灰水；
（4）由上述分析可知，選擇A為MnF₂，且不引入新雜質(zhì)，故答案為：MnF₂；
（5）采用“趁熱過濾”操作的原因是防止溫度下降時(shí)MnSO₄?H₂O溶解，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，故答案為：防止溫度下降時(shí)MnSO₄?H₂O溶解，導(dǎo)致產(chǎn)率降低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握流程分析及混合物分離方法、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�題目難度中等．