Question

【题目】(2015·江苏化学，18，12分)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为：MnO2＋SO2===MnSO4。

(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化________L(标准状况)SO2。

(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其浓度均小于1×10－6 mol·L－1)，需调节溶液pH范围为________。

(3)如图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________________________。

(4)准确称取0.171 0 g MnSO4·H2O样品置于锥形瓶中加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L－1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3＋被还原为Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00 mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。

Answer 1

【答案】（1）4．48；（2）5．0<pH<7．1；（3）高于60℃；（4）根据氧化还原反应中得失电子守恒：n(Mn3＋)×1=n(Fe2＋)×1=20．00×10－3×0．0500mol=1．00×10－3mol，根据Mn元素守恒，m（MnSO4·H2O）=1．00×10－3×169g=0．169g，纯度是：0．169/0．1710×100%=98．8%。

【解析】（1）根据反应方程式，n(SO2)=n(MnO2)=17．4/87mol=0．2mol，合0．2×22．4L=4．48L；（2）制备MnSO4，再根据信息，pH小于7．1，氢氧化铝完全变成沉淀时的pH：Ksp[Al(OH)3]=1×10－33=c(Al3＋)×c3(OH－)，c(Al3＋)=1×10－6mol·L－1，得出：c(OH－)=1×10－9mol·L－1，c(H＋)=Kw/c(OH－)=10－5，pH=5，同理计算出Fe(OH)3完全变成沉淀时，pH约为3．5，故范围是：5．0<pH<7．1；（3）从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，根据图上信息，高于60℃以后MnSO4·H2O的溶解度减小，而MgSO4·6H2O的溶解度增大，因此控制结晶温度范围是高于60℃，这样可以得到纯净的MnSO4·H2O；（4）根据氧化还原反应中得失电子守恒：n(Mn3＋)×1=n(Fe2＋)×1=20．00×10－3×0．0500mol=1．00×10－3mol，根据Mn元素守恒，m（MnSO4·H2O）=1．00×10－3×169g=0．169g，纯度是：0．169/0．1710×100%=98．8%。