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7.利用酸性含锰废水(主要锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)可制备高性能磁性材料碳酸锰(Mn)纯净的氯化铜晶体(CuCl2•2H2O).工业流程如下:

已知某些物质完全沉淀的pH值如下表
金属离子Fe2+Fe3+Cu2+Mn2+
开始沉淀的pH7.53.25.28.8
沉淀完全的pH9.73.76.410.4
回答下列问题:
(1)过程①中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+氧化为Fe3+,反应的离子方程式是MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O.
(2)过程②中,所得滤渣W的成分是Fe(OH)3和过量的MnO2
(3)过程③中,调pH=6.4目的是使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2
(4)过程④中,若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊,则生成MnCO3反应的离子方程式是Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O.
(5)将滤渣Q溶解在过量的盐酸中,经过加热浓缩,降温结晶,过滤、洗涤、低温烘干,即可获得纯净的氯化钠晶体(CuCl2•2H2O).
(6)过程④中,298K、c(Mn2+)为1.05mol•L-1时,实验测得MnCO3的产率与溶液pH、反应时间关系如图所示,据图中信息,你选择的最佳pH是7.0;理由是pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3产率最高.

(7)从滤液C可得到的副产品是NH4Cl(填化学式).

分析 酸性含锰废水(主要含Mn2+、Cl-、H+、Fe2+、Cu2+)加过量MnO2,将Fe2+氧化为Fe3+,加氨水调节pH,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤,滤渣为Fe(OH)3和过量的MnO2,滤液A含有Mn2+、Cl-、H+、Cu2+,加氨水调节pH=6.4,则Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀,过滤,滤渣为Cu(OH)2沉淀,滤液B含有Mn2+、Cl-,加碳酸氢铵反应生成二氧化碳气体、碳酸锰、氯化铵、水.
(1)MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+,自身被还原成Mn2+,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写离子方程式;
(2)根据流程分析判断;
(3)调pH=6.4,除去溶液中的铜离子;
(4)滤液B含有Mn2+、Cl-,加碳酸氢铵反应生成二氧化碳气体、碳酸锰、氯化铵、水;
(5)从溶液中提取溶质,要经过加热浓缩,降温结晶,过滤、洗涤、低温烘干;
(6)根据沉锰的图象可知,pH越大得到的MnCO3的产率越高,且需要的时间越短,且在pH=7时,有更好的效果;
(7)得到的滤液中还有大量的铵根离子和氯离子没有反应,据此判断副产品.

解答 解:(1)过程①中,MnO2在酸性条件下可将Fe2+离子氧化为Fe3+,反应的离子方程式是据得失电子守恒有MnO2+2Fe2+-Mn2++2Fe3+,再据电荷守恒有MnO2+2Fe2++4H+-Mn2++2Fe3+,最后据原子守恒得,MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
故答案为:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O;
(2)根据流程分析可知,所得滤渣W的成分是Fe(OH)3和过量的MnO2
故答案为:Fe(OH)3和过量的MnO2
(3)调pH=6.4,除去溶液中的铜离子,使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2
故答案为:使Cu2+ 完全沉淀为Cu(OH)2
(4)滤液B含有Mn2+、Cl-,加碳酸氢铵反应生成二氧化碳气体、碳酸锰、氯化铵、水,其反应的离子方程式为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
故答案为:Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(5)从溶液中提取溶质,要经过加热浓缩,降温结晶,过滤、洗涤、低温烘干;
故答案为:加热浓缩,降温结晶;
(6)从沉锰的图象可以看出,在已给的几个pH值条件下,pH越大得到的MnCO3的产率越高,且需要的时间越短,且在pH=7时,有更好的效果,因此结论是pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高,
故答案为:7.0;pH等于7.0时反应速率最快,且MnCO3的产率最高;
(7)得到的滤液中还有大量的铵根离子和氯离子没有反应,因此可以制的副产品为:NH4Cl,
故答案为:NH4Cl.

点评 本题通过碳酸锰的制备,考查了物质制备实验方案的设计方法,题目难度中等,明确制备流程及相应的反应原理为解答关键,试题涉及的知识点较多、综合性较强,充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力.

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Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3
开始沉淀时的pH6.31.93.4
完全沉淀时的pH8.33.24.7
(1)为提高酸浸速率,除适当增大硫酸浓度外,还可采取的措施有搅拌、适当升温、将废渣碾细成粉末(任写一条).
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