题目内容

【题目】硫酸锰是一种植物合成叶绿素的催化剂,也可用于制备多种含锰物质。

回答下列问题:

⑴工业上可用惰性电极电解MnSO4溶液的方法制备MnO2,其阳极的电极反应式为________

⑵我国普遍采用两矿加酸法制备MnSO4。两矿指软锰矿(主要成分MnO2,含少量Al2O3SiO2)、黄铁矿(FeS2)。生产MnSO4的工艺流程如下:

①软锰矿和黄铁矿需按一定比例混合,若黄铁矿过量太多,将导致的主要后果为________

酸溶时,黄铁矿被氧化为Fe3+SO42的离子方程式为________,该操作需控制在90℃,温度不能过低的原因为________

③若使氧化的溶液中杂质离子除净,pH”应不小于________保留两位有效数字。已知:Mn(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3Ksp分别为2.0×10-131.0×10-334.0×10-38,溶液中离子浓度小于等于10-5 mol·L1时,认为该离子沉淀完全。

MnSO4的溶解度曲线如图所示,则操作I”,为________________、用热水洗涤、干燥。

⑶用(NH4)2S2O8溶液鉴别溶液中Mn2+的现象为溶液变为紫红色。所发生反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________S2O82中含有1个过氧键。则其中S元素的化合价为________

【答案】Mn2+ + 2H2O 2e = MnO2+ 4H+ 酸溶时过量的黄铁矿消耗过多的硫酸且生成污染性气体H2S 15MnO2 + 2FeS2 + 28H+ 15 Mn2+ + 2Fe3+ + 4 SO42+ 14H2O 温度过低时反应速率慢,酸溶不充分 4.7 蒸发结晶 趁热过滤 5:2 +6

【解析】

⑴由信息,阳极上Mn2+失电子生成MnO2

⑵①酸溶时,若黄铁矿过量太多,将导致消耗过多的硫酸且生成污染性气体H2S;②由信息和氧化还原反应原理写出离子方程式;温度过低时反应速率慢,酸溶不充分;③由信息,当Al3+沉淀完全时,Fe3+已沉淀完全,根据溶度积进行计算;

④由图知,从MnSO4溶液中分离出MnSO4的操作为蒸发结晶、趁热过滤、用热水洗涤、干燥;

⑶根据化合价升降和得失电子守恒得出氧化剂和还原剂的物质的量;S2O82中含有1个过氧键,根据化合价计算;

⑴由信息,阳极上Mn2+失电子生成MnO2,电极反应式为Mn2+ + 2H2O 2e = MnO2+ 4H+;故答案为:Mn2+ + 2H2O 2e = MnO2+ 4H+

⑵①由流程图中信息知,两矿混合、粉碎后,用硫酸进行酸溶,若黄铁矿过量太多,将导致的主要后果为酸溶时过量的黄铁矿消耗过多的硫酸且生成污染性气体H2S;故答案为:酸溶时过量的黄铁矿消耗过多的硫酸且生成污染性气体H2S

②由信息,酸溶时发生反应的离子方程式为15MnO2 + 2FeS2 + 28H+ 15 Mn2+ + 2Fe3+ + 4 SO42+ 14H2O;该操作需控制在90℃,温度过低时反应速率慢,酸溶不充分;故答案为:15MnO2 + 2FeS2 + 28H+ 15 Mn2+ + 2Fe3+ + 4 SO42+ 14H2O;温度过低时反应速率慢,酸溶不充分;

③由信息,当Al3+沉淀完全时,Fe3+已沉淀完全,溶液中的c(OH) = 5×1010 mol·L1c(H+) = 2×105 mol·L1pH =4.7,则pH”应不小于4.7;故答案为:4.7

④由图知,从MnSO4溶液中分离出MnSO4的操作为蒸发结晶、趁热过滤、用热水洗涤、干燥;故答案为:蒸发结晶;趁热过滤;

⑶由信息,(NH4)2S2O8Mn2+氧化为MnO4Mn的化合价从+2价升高到+7价,本身被还原为SO42S的化合价从+7价降低到+6价,根据得失电子守恒知,氧化剂和还原剂的物质的量之比为5:2S2O82中含有1个过氧键,则-2×6+(-1×2)+2x =-2,解得x=6;故答案为:5:2+6

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