Question

10．工业上用软锰矿（主要成分MnO₂，杂质金属元素Fe、Al等） 制备MnSO₄•H₂O 的一种工艺流程如图1

已知：
1．浸出过程中发生的主要反应化学方程式为：MnO₂+SO₂=MnSO₄
2．浸出液中阳离子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等
回答下列问题：
（1）物质X最好选用 b
a．盐酸b．硫酸c．硝酸
（2）酸浸时SO₂的吸收效率与pH、温度的关系如图2所示，为提高SO₂的吸收效率，酸浸适宜的条件是pH控制在3左右、温度控制在40℃左右
（3）流程中“氧化”步骤主要反应的离子方程式是 MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O
（4）加入石灰浆调节pH，可将氧化后的浸出液中Fe³⁺、Al³⁺形成氢氧化物除去．检验Fe³⁺是否除尽的最佳方法是 取上层清液少许，向其中滴加少许KSCN溶液，若溶液未出现血红色，则Fe³⁺除尽．
（5）用MnSO₄可测定水中溶解氧，方法是：取100mL 水样，迅速加入足量MnSO₄溶液及含有NaOH的KI溶液，立即塞上塞子、振荡，使之充分反应；打开塞子，迅速加入适量的稀硫酸，此时有I₂生成；再用5.00×10^-3mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液和I₂反应，当消耗Na₂S₂O₃溶液 12.0mL时反应完全．有关化学反应方程式如下：
①2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂（反应很快）；
②MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O；
③I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₆^2-+2I^-．
计算水样中溶解氧的浓度（以mg•L^-1为单位）4.80mg．L^-1．

Answer 1

分析 由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO₂，杂质金属元素Fe、Al等，加硫酸溶解后，发生SO₂+MnO₂═MnSO₄，浸出液中阳离子主要有Mn²⁺、Fe²⁺、Al³⁺等，氧化”步骤发生MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，加入石灰浆调节pH，调节pH在3左右、温度控制在40℃左右，铁离子、铝离子转化为沉淀，过滤后，滤液蒸发浓缩、趁热过滤（防止低温MnSO₄•H₂O溶解而减少）制备MnSO₄•H₂O．
（1）加硫酸不引入新杂质；
（2）提高SO₂的吸收效率，结合图可知需要的pH、温度；
（3）发生氧化还原反应，Mn元素的化合价降低，Fe元素的化合价升高；
（4）铁离子遇KSCN溶液为血红色；
（5）由①2Mn²⁺+O₂+4OH^-=2MnO（OH）₂（反应很快）、②MnO（OH）₂+2I^-+4H⁺=Mn²⁺+I₂+3H₂O、③I₂+2S₂O₃^2-=S₄O₆^2-+2I^-可知存在O₂～4 S₂O₃^2-，以此计算．

解答 解：（1）物质X最好选用硫酸，不引入杂质，故答案为：b；
（2）由图可知，提高SO₂的吸收效率，酸浸适宜的条件为pH控制在3左右、温度控制在40℃左右，
故答案为：pH控制在3左右、温度控制在40℃左右；
（3）流程中“氧化”步骤主要反应的离子方程式是MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（4）检验Fe³⁺是否除尽的最佳方法是取上层清液少许，向其中滴加少许KSCN溶液，若溶液未出现血红色，则Fe³⁺除尽，
故答案为：取上层清液少许，向其中滴加少许KSCN溶液，若溶液未出现血红色，则Fe³⁺除尽；
（5）n（S₂O₃^2-）=5.00×10^-3mol•L^-1×12.0 mL=6.00×10^-5 mol，
      O₂～4 S₂O₃^2-
      1          4 
n（O₂）        6.00×10^-5 mol
n（O₂）=$\frac{1×6.00×1{0}^{-5}mol}{4}$=1.50×10^-5 mol，
水样中溶解氧的浓度为$\frac{1.5×1{0}^{-5}mol×32g/mol×1000mg/g}{0.1L}$=4.80 mg•L^-1，
故答案为：4.80．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备原理、发生的反应、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意氧化还原反应及关系法计算的应用，题目难度不大．