[题目]锰及其化合物在现代工业和国防建设中具有十分重要的地位.金属锰的提炼方式主要有热还原法和电解法两种.热还原法得到的锰纯度在95-98%之间.电解法得到的锰.其纯度可达99.7-99.9%以上.(1)锰锌铁氧体是当前广泛使用的一种隐形涂料.其化学组成为MnxZn1-xFe2O4(铁为+3价).其中当锰锌铁氧体中n=2:5时.它对雷达波的吸收能� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】锰及其化合物在现代工业和国防建设中具有十分重要的地位。金属锰的提炼方式主要有热还原法和电解法两种，热还原法得到的锰纯度在95-98％之间，电解法得到的锰（简称电解锰），其纯度可达99.7-99.9％以上。

（1）锰锌铁氧体是当前广泛使用的一种隐形涂料，其化学组成为MnxZn1-xFe2O4（铁为+3价），其中当锰锌铁氧体中n(Zn):n(Fe)=2:5时，它对雷达波的吸收能力最强。

① 锰锌铁氧体中锰元素的化合价为_______。

② 当雷达波吸收能力最强时，该物质的化学式为________（改写成氧化物的形式）。

（2）写出以MnO2和Al粉为原料，利用热还原法制备Mn的化学方程式：________.

（3）工业上以菱锰矿（主要成分是MnCO3，含有Fe2＋、Co2＋、Ni2+等杂质金属离子）为原料制备电解锰的流程图如下所示。

生成氢氧化物的pH如下表：

物质	Fe(OH)2	Fe(OH)3	Ni(OH)2	Co(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀时pH	7.5	2.l	7.7	7.6	8.3
完全沉淀时pH	9.7	3.7	8.5	8.2	9.8

① 浸出槽中发生多个反应：如主要成分与硫酸的反应、MnO2与Fe2＋间的氧化还原反应等，写出这两个反应的离子方程式：___________________、____________________。

② 加入氨水的目的是为除去杂质，根据流程图及表中数据，pH 应调控在_____范围内。常温下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,当pH=4时溶液中c(Fe3+)=__________。

③ 加入硫化铵是为除去剩余的Ni2＋，反应的离子方程式为____________________。

④ 写出电解硫酸锰溶液制取金属锰的化学方程式：________________________。

【答案】 +2 MnO·4ZnO·5Fe2O3 3MnO2+4Al2Al2O3+3Mn MnCO3+2H+=Mn2++H2O+CO2↑ MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O 3.7≤pH<8.3 4.0×10-8mol/L Ni2++S2-=NiS↓ 2MnSO4+2H2O2H2SO4+O2↑+2Mn

【解析】考查化学工艺流程，（1）①O为－2价，Fe显＋3价，Zn显＋2价，根据化合价整体代数和为0，Mn显＋2价；②因为n(Zn):n(Fe)=2:5时，对雷达波吸收能力最强，即(1－x)/2=2/5，解得x=0.2，因此化学式(以氧化物的形式)：MnO·4ZnO·5Fe2O3；（2）利用铝的活泼性强于Mn，反应方程式为：3MnO2＋4Al 2Al2O3＋3Mn；（3）①根据题目所给信息，所发生的离子方程式为MnCO3+2H＋=Mn2＋+H2O+CO2↑、MnO2+2Fe2＋+4H＋=Mn2＋+2Fe3＋+2H2O ；②MnO2作氧化剂，把Fe2＋氧化成Fe3＋，根据表格数据，以及含有金属离子，调节pH不能影响Mn，因此pH控制在3.7～8.3之间，即3.7≤pH<8.3；c(oh－)=Kw/c(H＋)=10－14/10－4mol·L－1=10－10mol·L－1，即c(Fe3＋)=Ksp[Fe(OH)3]/c3(OH－)=4×10－38/(10－10)3mol·L－1=4×10－8mol·L－1；③根据信息，加入(NH4)2S的目的是除去Ni2＋，因此离子方程式为Ni2＋2S2－=NiS↓；④阳极反应式为4OH－－4e－=O2↑＋H2O或2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极反应式为Mn2＋＋2e－=Mn，因此总反应是2MnSO4+2H2O2H2SO4+O2↑+2Mn。

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选项	变化	△H	△S	方向性
A	H2O(l)→H2O(g)	>0	<0	非自发
B	2NO2(g)N2O4(g)	<0	<0	自发
C	NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)	<0	>0	非自发
D	2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+ (aq)	>0	<0	自发