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【题目】碳酸锰(MnCO3)是制造电信器材的软磁铁氧体,也用作脱硫的催化剂,瓷釉、涂料和清漆的颜料。工业上利用软锰矿(主要成分是MnO2,还含有Fe2O3、CaCO3、CuO等杂质)制取碳酸锰的流程如下图所示:

已知:还原焙烧主反应为:2MnO2+C2MnO+CO2↑。

可能用到的数据如下:

氢氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Cu(OH)2

Mn(OH)2

开始沉淀pH

1.5

6.5

4.2

8.3

沉淀完全pH

3.7

9.7

7.4

9.8

根据要求回答下列问题:

(1)步骤B中若采用质量分数为35%的硫酸(密度ρ=1.26 g/cm3),则其物质的量浓度为____

(2)步骤C中得到的滤渣主要成分是______________________________,步骤D中还原剂与氧化剂的物质的量之比为_____________________________

(3)步骤E中调节pH的范围为______________________________

(4)步骤G的离子方程式为_________________________________________,若Mn2+沉淀完全时测得溶液中CO32的浓度为2.2×106 mol/L,则Ksp(MnCO3)=___________

(5)实验室可以用Na2S2O8溶液来检验Mn2+是否完全发生反应,原理为:____Mn2+ +____ S2O82 + _____H2O = __________________________________,

①请完成上述离子方程式; _____________

②请描述Mn2+未完全反应时出现的现象__________

【答案】4.5 mol/L CaSO4Cu 2:1 大于3.7小于8.3 Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O Ksp(MnCO3)=2.2×1011 2Mn2++5S2O82+8H2O=16H++10SO42+2MnO4 无色变紫红色

【解析】

软锰矿主要成分为MnO2,还含有CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质,还原焙烧主反应为:2MnO2+C═2MnO+CO2↑,加入硫酸酸浸过滤后的溶液中加入二氧化锰氧化亚铁离子,加入10%的氢氧化钠溶液调节溶液PH4.5使铁离子全部沉淀,过滤后的滤液中加入Na2S沉淀重金属离子可以除去Pb2+、Al3+等离子,滤液中加入碳铵发生复分解反应生成碳酸锰,分离烘干得到成品。

(1)步骤B中若采用质量分数为35%的硫酸(密度ρ=1.26 g/cm3),则其物质的量浓度为=4.5 mol/L,故答案为:4.5 mol/L;

(2)步骤C中得到的滤渣是不溶于水的Cu和微溶的CaSO4,步骤D中加入MnO2氧化溶液中的Fe2+其中Mn+4价降为+2价,Fe+2价升高为+3价,Fe2+是还原剂,根据电子守恒,还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1,故答案为:CaSO4Cu;2:1;

(3)由图表可知为了使Fe3+转化为Fe(OH)3而除去,而不影响Mn2+步骤E中调节pH的范围为大于3.7小于8.3,故答案为:大于3.7小于8.3;

(4)在含有Mn2+的溶液中加入碳酸氢铵生成MnCO3沉淀,发生反应的离子方程式为Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O,若Mn2+沉淀完全时其浓度为1×105mol/L,溶液中CO32的浓度为2.2×106 mol/L,则Ksp(MnCO3)=c(1×105mol/L)×c(2.2×106)=2.2×1011,故答案为:Mn2++2HCO3=MnCO3↓+CO2↑+H2O;Ksp(MnCO3)=2.2×1011

(5)实验室可以用Na2S2O8溶液来检验Mn2+是否完全发生反应,原理为:Mn2++S2O82+H2O=H++SO42+MnO4

①Mn2++S2O82+H2O=H++SO42+MnO4Mn+2价升高为+7价,S+7价降为+6价,根据电子守恒,Mn2+前系数为2,S2O82前系数为5,再结合电荷守恒和原子守恒得此反应的离子方程式2Mn2++5S2O82+8H2O=16H++10SO42+2MnO4,故答案为:2Mn2++5S2O82+8H2O=16H++10SO42+2MnO4

取少量试样于试管中,滴入Na2S2O8溶液,溶液不变为紫色,可确认Mn2+离子已经完全反应,故答案为:无色变紫红色。

练习册系列答案
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【题目】某化学反应2A(g) B(g) + D(g)在四种不同的条件下进行,B、D起始浓度为0,反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表:

实验序号

0

10

20

30

40

50

60

(1)

800

1.0

0.80

0.67

0.57

0.50

0.50

0.50

(2)

800

c2

0.60

0.50

0.50

0.50

0.50

0.50

(3)

800

c3

0.92

0.75

0.63

0.60

0.60

0.60

(4)

820

1.0

0.40

0.25

0.20

0.20

0.20

0.20

根据上述数据,下列说法错误的是

A. 在(1)中,反应在10~20 min内A的平均速率为0.013 mol/(L·min)

B. 在(2)中,A的初始浓度c2<1.0 mol/L

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已知:表一:不同温度下H3BO3的溶解度

温度℃)

20

40

60

100

溶解度(g)

5.0

8.7

14.8

40.2

表二:不同物质沉淀完全时的pH

物质

Fe(OH)3

Al(OH)3

Fe(OH)2

Mg(OH)2

pH

3.2

5.2

9.7

12.4

(1)由于矿粉中含CaCO3,“浸取时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出,应采取的措施为_________________________

(2)“浸出液显酸性,含有H3BO3、Mg2+SO42-,还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。除杂时,向浸出液中依次加入适量H2O2MgO,可以除去的杂质离子为_______________________,H2O2的作用为_____________________(用离子方程式表示)。

(3)“浸取后,采用热过滤的目的为__________________________

(4)“母液可用于回收硫酸镁,已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如图所示,且溶液的沸点随压强增大而升高。为了从母液中充分回收MgSO4·H2O,应采取的措施是将母液蒸发浓缩,____________________________________

(5)己知25℃时,硼酸(H3BO3)溶液中存在如下平衡:H3BO3(aq)+H2O(1) [B(OH)4]-(aq)+H+(aq);K=5.7×10-10;25℃时,0.7mol·L-1硼酸溶液中c(H+)=__________mol·L-1

(6)已知25℃时:

化学式

H2CO3

CH3COOH

电离常数

K1=4.4×10-7

K2=4.7×10-11

K=1.75×10-5

下列说法正确的是________(填选项字母)。

a.碳酸钠溶液滴入硼酸溶液中能观察到有气泡产生

b.碳酸钠溶液滴入醋酸溶液中能观察到有气泡产生

c.等浓度碳酸溶液和硼酸溶液的pH:前者>后者

d.等浓度碳酸钠溶液和醋酸钠溶液的pH:前者>后者

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A. 在10 min时,X的反应速率为0.02 mol·L-1·min-l

B. 在0~10 min内,Y的反应速率为 mol·L-1·min-l

C. 增加Z的物质的量加快逆反应速率

D. 反应达平衡后,保持T℃,通入稀有气体增加压强,则化学反应速率变快

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