Question

【题目】某科研小组采用电解锰粉（主要成分为Mn和少量含Fe、Ni、Pb、P、Si等元素的单质或其化合物）为原料制备高纯氯化锰。

已知：①Mn是一种比Fe活泼的金属。

②H2S气体具有较强的还原性，如：H2S+H2O2=S↓+2H2O。

③相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算）

	Fe3+	Fe2+	Mn2+	Ni2+	Pb2+
开始沉淀的pH	1.1	5.8	8.6	6.7	8.0
沉淀完全的pH	3.2	8.8	10.1	9.2	8.8

（1）酸溶时盐酸要缓慢滴加的原因是___。

（2）加入MnCO3固体时发生反应的离子方程式为___。MnCO3固体也可用下列物质代替___。（填写编号）

A.MnO B.MnSO4 C.Mn(OH)2 D.MnCl2

（3）通入H2S气体可使Pb2+、Ni2+生成硫化物沉淀，如：H2S(aq)+Pb2+(aq)PbS(s)+2H+(aq)，该反应的平衡常数K=___[用Ka1(H2S)、Ka2(H2S)及Ksp(PbS)表示]。

（4）煮沸的目的是___。

（5）已知MnCl2·4H2O在106℃时失去一分子结晶水，198℃失去全部结晶水。请补充完整由煮沸后的滤液获得高纯（>99.99%）MnCl2·4H2O晶体（MnCl2的溶解度曲线如图所示）的实验方案：将煮沸后的滤液冷却至室温，___（实验中须使用的试剂是：30%H2O2）。

Answer 1

【答案】防止活泼金属Mn与盐酸剧烈反应放出大量的热，避免盐酸大量挥发，使反应易于控制 3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑ AC K= 降低H2S的溶解度，减少S2-杂质 向其中缓慢滴加30%H2O2，搅拌，静置，向上层清液中继续滴加H2O2至无沉淀生成，过滤，将滤液加热至80℃（或60~100℃之间的任意一个温度）进行蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，重结晶，低温烘干（或低于100℃烘干）。

【解析】

根据流程：电解锰粉（主要成分为Mn和少量含Fe、Ni、Pb、P、Si等元素的单质或其化合物））在盐酸中酸浸，过滤，滤渣I含有磷酸盐和硅酸盐，滤液含有Fe2+、Fe3+、Ni2+， Pb2+，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，加MnCO3调节pH4～5之间，除去Fe3+，滤渣II为Fe(OH)3，滤液中通入H2S除去Pb 2+和Ni2+，“滤渣III”的主要成分是NiS和PbS，滤液主要含有MnCl2，再进行加热浓缩、冷却结晶得到MnCl2·4H2O，据此分析作答。

(1)Mn是一种比Fe活泼的金属，它会与盐酸剧烈反应，且这是一个放热反应，温度升高过快会加剧盐酸的挥发，所以滴加时要注意缓慢操作，防止活泼金属Mn与盐酸剧烈反应放出大量的热，从而避免盐酸大量挥发，使反应易于控制，故答案为：防止活泼金属Mn与盐酸剧烈反应放出大量的热，避免盐酸大量挥发，使反应易于控制；

(2)流程图中加MnCO3后会生成CO2气体，此过程中会消耗H+，所以，它的作用是调节pH，从而使前一步中被H2O2氧化生成的Fe3+沉淀完全，离子方程式为3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑；选择调节pH的试剂时要注意既要能消耗H+使pH增大，又不能引入杂质离子，所以A、C符合题意，故答案为：3MnCO3+2Fe3++3H2O=3Mn2++2Fe(OH)3↓+3CO2↑；AC；

(3)根据反应方程式得K=，又已知Ka1(H2S)= ，Ka2(H2S)= ，Ksp(PbS)=c(Pb2+)c(S2-)， 通过变形出来得到K=，故答案为：K=；

(4)在流程中，煮沸的作用通常是加快反应的速率、降低气体的溶解度使其逸出、促进某离子的水解、促进胶体的沉降等，本流程中，主要作用是降低H2S的溶解度，减少S2-杂质，故答案为：降低H2S的溶解度，减少S2-杂质；

(5)该小题为“物质制备的实验方案设计”。实验操作题中，所给的试剂往往有一定的提示作用，加之题目的已知②H2S气体具有较强的还原性，如：H2S+H2O2=S↓+2H2O，很明显的指出需要除去残余的S2-。MnCl2·4H2O在106℃时失去一分子结晶水，198℃失去全部结晶水，结合溶解度曲线，所以，蒸发浓缩时温度控制在100℃以内60℃以上较为合适，实际操作中可采用水浴加热，烘干时同样要注意低温。本题对产品纯度要求很高（>99.99%），故需要重结晶操作，故答案为：向其中缓慢滴加30%H2O2，搅拌，静置，向上层清液中继续滴加H2O2至无沉淀生成，过滤，将滤液加热至80℃（或60~100℃之间的任意一个温度）进行蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，重结晶，低温烘干（或低于100℃烘干）。