Question

3．硫酸锰可用于饲料营养强氧化剂和媒染剂，其生产原材料软锰矿（MnO₂）菱锰矿（MnCO₃）中常混有硫酸亚铁和硫酸镁等杂质．其生产工艺如下：
（完全沉淀离子的pH值：Fe³⁺为3.5，Fe²⁺为9.5，Mn²⁺为10.8，Mg²⁺为11.6）
（1）酸浸前需将原材料研碎，其目的是，酸浸中加入的酸是
（填化学式，下同），从经济效益考虑，试剂A可能是MnCO₃或MnO或Mn（OH）₂．
（2）反应器中发生反应的离子方程式是MnCO₃+2H⁺=Mn²⁺+H₂O+CO₂↑．
（3）硫酸锰和硫酸镁的溶解度曲线如图：
①操作I为：在60℃下蒸发结晶、趁热过滤．其趁热过滤目的是防止MgSO₄结晶析出，提高MnSO₄的产率；
②为了得到更纯净的一水合硫酸锰，需将晶体置于
过滤器中，用进行洗涤（本空格从以下选择）．
A．蒸溜水             B．稀硫酸
C．饱和硫酸锰溶液      D．氢氧化钠溶液
（4）MnSO₄•H₂O在1150℃高温下易分解，产物是Mn₃O₄、含硫化合物、水，在该条件下硫酸锰晶体分解反应的化学方程式是3MnSO₄•H₂O$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$Mn₃O₄+SO₂↑+2SO₃↑+3H₂O↑．

Answer 1

分析 软锰矿（MnO₂）菱锰矿（MnCO₃）中常混有硫酸亚铁和硫酸镁，酸浸生成亚铁离子、镁离子、锰离子，二氧化锰具有强氧化性，应将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，浸后加入试剂A，可起到调节pH的作用，使铁离子水解生成沉淀而除去，将滤液蒸发、结晶得到硫酸锰，分离硫酸锰和硫酸镁，应注意二者溶解度的差异，
（1）为增大接触面积，加快反应速率，酸浸前将原材料粉碎；制备硫酸锰，故价硫酸酸浸；试剂A，可起到调节pH的作用，使铁离子水解生成沉淀，为不引入新杂质，加入MnCO₃或MnO或Mn（OH）₂；
（2）反应器中发生反应有MnCO₃溶于酸生成锰离子；
（3）①由图可知60℃时，硫酸镁的溶解度最大；趁热过滤可减少产品的损失；
②饱和硫酸锰溶液能够减少产品一水合硫酸锰的损失；
（4）MnSO₄•H₂O在1150℃高温下易分解，产物是Mn₃O₄、含硫化合物、水，根据质量守恒可写．

解答 解：（1）为增大接触面积，加快反应速率，酸浸前将原材料粉碎；制备硫酸锰，故价硫酸酸浸；试剂A，可起到调节pH的作用，使铁离子水解生成沉淀，为不引入新杂质，从经济效益考虑，加入MnCO₃或MnO或Mn（OH）₂；
故答案为：增大接触面积，加快反应速率；H₂SO₄；MnCO₃或MnO或Mn（OH）₂；
（2）反应器中发生的离子方程式为：MnCO₃+2H⁺=Mn²⁺+H₂O+CO₂↑；
故答案为：MnCO₃+2H⁺=Mn²⁺+H₂O+CO₂↑；
（3）①由图可知60℃时，硫酸镁的溶解度最大，便于硫酸锰与硫酸镁的分离；为防止硫酸镁的结晶析出，提高硫酸锰的产率，趁热过滤；
故答案为：防止MgSO₄结晶析出，提高MnSO₄的产率；
②蒸馏水、稀硫酸、氢氧化钠洗涤晶体，会损失一水合硫酸锰，饱和硫酸锰溶液能够减少产品一水合硫酸锰的损失；
故答案为：C；
（4）MnSO₄•H₂O在1150℃高温下易分解，产物是Mn₃O₄、含硫化合物、水，化学方程式为：3MnSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$Mn₃O₄+SO₂↑+2SO₃↑+3H₂O↑；
故答案为：3MnSO₄•H₂O $\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$Mn₃O₄+SO₂↑+2SO₃↑+3H₂O↑．

点评 本题考查混合物的分离和提纯，为高频考点，侧重考查分析实验能力，明确流程图中发生的反应及操作方法是解本题关键，注意把握物质的性质异同以及题给信息，题目难度不大．