Question

（18分）软锰矿的主要成分为MnO₂，还含有Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO、SiO₂等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO₄·H₂O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表

②温度高于27℃时，MnSO₄晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

（1）“浸出”过程中MnO₂转化为Mn²⁺的离子方程式为           ；

（2）第1步除杂中加入H₂O₂的目的是           。

（3）第1步除杂中形成滤渣l的主要成分为         （填化学式），调pH至5-6所加的试剂，

可选择       （填以下试剂的序号字母）； 

a．CaO    b．MgO    c．Al₂O₃    d．氨水

（4）第2步除杂，主要是将Ca²⁺、Mg²⁺转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF₂除去Mg²⁺的离子反应方程式          ，该反应的平衡常数数值为        。

（已知：MnF₂的Ksp=5.3×10^-3；CaF₂的Ksp=1.5×10^-10；MgF₂的Ksp=7.4×10^-11）：

（5）采用“趁热过滤”操作的原因是               。

（6）取少量MnSO₄·H₂O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是      （用离子方程式表示），该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为       。

Answer

(18分) （1）MnO2 + SO2 = SO42- + Mn2+（2分） （2）将Fe2+氧化为Fe3+（2分），

（3）Al(OH)3 、Fe(OH)3（2分）；a、b（2分）

（4）MnF2 + Mg2+ Mn2+ + MgF2 （2分）； 7.2×107 （2分）

（5）减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多所得产品（2分）

（6）Mn2+ + H2OMn(OH)2 + 2H+ （2分）；c(SO42-)>c(Mn2+)> c(H+)> c(OH-)（2分）

【解析】

试题分析：（1）“浸出”过程中MnO2与SO2发生氧化还原反应，转化为Mn2+的离子方程式为MnO2 + SO2 = SO42- + Mn2+；（2）第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，以便于形成Fe(OH)3沉淀，过滤将沉淀除去；（3）第1步除杂中时调整溶液的pH在5——6，可以使溶液中的Al3+、Fe3+形成Al(OH)3 、Fe(OH)3沉淀，所以形成滤渣l的主要成分为Al(OH)3 、Fe(OH)3；在调pH至5-6时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有Ca2+、Mg2+的化合物CaO、MgO，选项是a、b；（4）第2步除杂，主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应氟化物沉淀除去， MnF2除去Mg2+的离子反应方程式是MnF2 + Mg2+ Mn2+ + MgF2；该反应的平衡常数数值为K=。（5）MnSO4·H2O在水中的溶解度随温度的升高而减小。采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解，得到更多所得产品；（6）取少量MnSO4·H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是该盐是强酸弱碱盐，Mn2+发生水解反应，消耗水电离产生的OH-，破坏了水的电离平衡，最终达到平衡时，c(H+)>c(OH-)，用离子方程式表示是：Mn2+ + H2OMn(OH)2 + 2H+，根据物料守恒可得：c(SO42-)= c(Mn2+)+c(Mn(OH)2)，所以c(SO42-)>c(Mn2+)，Mn2+水解消耗OH-，所以c(H+)> c(OH-)。但是盐水解的程度是微弱的，主要以盐电离产生的离子存在，水的电离小于盐的电离作用，所以c(Mn2+)> c(H+)。故该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c(SO42-)>c(Mn2+)> c(H+)> c(OH-)。

考点：考查工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程的知识。