题目内容
【题目】二氧化锰是制造锌锰干电池的基本材料，工业上以软锰矿、菱锰矿为原料来制备。某软锰矿主要成分为MnO2，还含有Si（16.27%）、Fe（5.86%）、Al（3.42%）、Zn（2.68%）和Cu（0.86%）等元素的化合物，其处理流程图如下：
化合物 | Al（OH）3 | Fe（OH）2 | Fe（OH）3 |
Ksp近似值 | 10-35 | 10-6 | 10-38 |
（1）硫酸亚铁在酸性条件下将MnO2还原为MnSO4，酸浸时发生的主要反应的化学方程式为______________________。
（2）“氨水、搅拌”，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能___________；滤渣A的成分是Fe（OH）3、Al（OH）3，加入氨水需调节pH 至少达到____________，恰好能使Fe3+、A13+沉淀完全。(当离子浓度降到1.0×10-5mol·L-1时即视为沉淀完全)
（3）滤渣B的成分是___________________。
（4）MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极电极反应式为_____________________________________________________。
（5）工业上采用间接氧化还原滴定法测定MnO2纯度，其操作过程如下：准确称量0.9200g该样品，与足量酸性KI 溶液充分反应后，配制成100mL溶液。取其中20.00mL，恰好与25.00mL 0.0800mol·L-1Na2S2O3溶液反应（I2+2S2O32-=2I-+S4O62-）。计算可得该样品纯度_____%。(小数点后保留1位数字)。
【答案】 MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O 充分氧化过量的Fe2+ 4 CuS、ZnS Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ 47.3
【解析】
试题本题以软锰矿制备MnO2的流程为载体，考查流程的分析，物质的分离和提纯，溶度积的计算和沉淀的转化，电解原理和电极反应式的书写，氧化还原滴定测定物质的纯度。
（1）软锰矿中加入H2SO4和过量FeSO4溶液“酸浸”时MnO2被还原为MnSO4，则FeSO4被氧化成Fe2（SO4）3，“酸浸”时发生的主要反应的化学方程式为：MnO2+2FeSO4+2H2SO4=MnSO4+Fe2（SO4）3+2H2O。
（2）“酸浸”时除了MnO2被还原成MnSO4外，Fe、Al、Zn、Cu也溶解转化为FeSO4、Al2（SO4）3、ZnSO4、CuSO4，酸浸后过滤得到的滤液中含MnSO4、Fe2（SO4）3、FeSO4、Al2（SO4）3、ZnSO4、CuSO4；向此滤液中加入氨水并搅拌，其中“搅拌”不仅能加快反应速率，还能将Fe2+充分氧化转化成Fe3+；加入氨水调节pH使Al3+、Fe3+完全转化成Al（OH）3、Fe（OH）3沉淀形成滤渣A，由于Al（OH）3、Fe（OH）3类型相同且Al（OH）3的溶度积大于Fe（OH）3的溶度积，使Fe3+、Al3+完全沉淀，只要使Al3+完全沉淀，即c（Al3+）
1
10-5mol/L，c（Al3+）·c3（OH-）=10-35，c（OH-）
=110-10mol/L，c（H+）110-4mol/L，pH
4，pH至少达到4能使Fe3+、Al3+沉淀完全。
（3）加入氨水调节pH至5.4经过滤后滤渣A为Fe（OH）3、Al（OH）3，滤液中含MnSO4、ZnSO4、CuSO4、（NH4）2SO4，向滤液中加入MnS并加热至沸，发生沉淀的转化形成难溶的ZnS、CuS将Zn2+、Cu2+除去，过滤得到的滤渣B的成分为ZnS、CuS。
（4）根据题意电解过程中MnSO4被氧化成MnO2，则阳极电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+。
（5）MnO2与足量酸性KI反应的离子方程式为：MnO2+4H++2I-=Mn2++I2+2H2O，得出关系式：MnO2~I2~2Na2S2O3，n（MnO2）=
n（Na2S2O3）=
0.08mol/L0.025L
=0.005mol，m（MnO2）=0.005mol87g/mol=0.435g，该样品纯度为
100%=47.3%。
