题目内容

8．高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：

（1）浸出：浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率，植物粉的作用是作还原剂．
（2）除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5～5.5；
②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；
③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率．写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑．
（3）制备：在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀．温度控制35℃以下的原因是减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；该反应的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3$\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3 ↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
（4）计算：室温下，Ksp（MnCO3）=1.8×10-11，Ksp（MgCO3）=2.6×10-5，已知离子浓度小于1.0×10-5mol•L-1时，表示该离子沉淀完全．若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度．

分析 湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰；
（1）升温搅拌都可以加快物质的溶解反应速率；加入植物粉是一种还原剂；
（2）使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子；
（3）依据碳酸氢铵受热易分解分析，在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀，硫酸铵，二氧化碳和水，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计；
（4）Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=1.8×10-11/1.0×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1．

解答 解：湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰，加入浓硫酸和植物粉浸出过滤得到滤液除去杂质，加入碳酸氢铵形成沉淀通过一系列操作得到高纯碳酸锰；
（1）升温、搅拌都可以加快物质的溶解反应速率，浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率；加入植物粉是一种还原剂，
故答案为：提高软锰矿中锰的浸出率，作还原剂；
（2）使用碳酸锰调pH的优势是不引入新的杂质；酸性溶液中二氧化锰氧化过氧化氢为氧气，本身被还原为锰离子，反应的离子方程式为：MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑，
故答案为：增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）； MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑；
（3）依据碳酸氢铵受热易分解分析，温度控制35℃以下的原因是防止碳酸氢铵分解，在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀，硫酸铵，二氧化碳和水，反应的化学方程式为：MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$ MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次洗涤液检验是否含有硫酸根离子设计，取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
故答案为：减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$ MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
（4）Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度，
答：Ksp （MnCO3）=c（Mn2+）•c（CO32-），当Mn2+沉淀完全时，c（CO32-）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.0}$×10-5=1.8×10-6 mol•L-1，若Mg2+也能形成沉淀，则要求Mg2+＞2.6×10-5/1.8×10-6=14.4 mol•L-1，Mg2+的浓度0.01mol/L远小于14.4 mol•L-1，若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，说明Mg2+的存在不会影响MnCO3的纯度．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，把握流程分析及混合物分离方法、发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
8．香豆素是广泛存在于植物中的一类芳香族化合物，大多具有光敏性，有的还具有抗菌和消炎作用．它的核心结构是芳香内酯A，其分子式为C9H6O2．该芳香内酯A经下列步骤转变为水杨酸、乙二酸等物质．

已知：①CH3CH=CHCH2CH3$→_{②H_{3}O+}^{①KMnO_{4}，OH-}$CH3COOH+CH3CH2COOH
②RCH=CH$→_{过氧化物}^{HBr}$RCH2CH2Br
（1）写出化合物A的结构简式．
（2）上述转化过程中，属于取代反应的有3个；反应步骤B→C的目的是保护酚羟基，使之不被氧化．
（3）化合物D有多种同分异构体，其中一类同分异构体是苯的二取代物，且水解后生成的产物之一能发生银镜反应．这类同分异构体（不含C-O-O-结构）共有9种．
（4）鉴别A、B、C三种物质，所需的试剂是ad（选填编号）．
a．饱和FeCl3溶液，新制Cu（OH）2悬浊液   b．饱和FeCl3溶液，酸性KMnO4溶液
c．饱和FeCl3溶液，NaOH溶液            d．饱和FeCl3溶液，饱和NaHCO3溶液
（5）设计合理方案，由合成，写出相关化学反应方程式+NaOH$→_{△}^{醇}$+H2O+NaCl、+HBr$\stackrel{过氧化物}{→}$、+NaOH$\stackrel{△}{→}$++NaBr+H2O、2+H2SO4$\stackrel{△}{→}$2+2H2O+Na2SO4．
9．写出下列反应的离子方程式：
硫酸铜和氢氧化钙溶液：SO42-+Ca2++Cu2++2OH-=Cu（OH）2↓+CaSO4↓
氯化镁和氢氧化钾溶液：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓
氯化钡和硫酸钠溶液：SO42-+Ba2+=BaSO4↓
硫酸氢钠和氢氧化钡溶液：Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O或Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O
铁和硫酸铜溶液：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+．
6．实验分离硝酸钾与氯化钠的步骤有五步：①过滤；②第二次过滤；③降温使晶体析出；④加热蒸发溶剂至有部分晶体析出；⑤加热溶解．请按正确顺序排列：⑤②①④②．
3．某研究性学习小组研究HNO3的氧化性，设计了如下实验：
在盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液，观察现象，然后再滴入几滴浓HNO3，溶液的颜红，但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色，并产生红棕色气体，这一奇特现象激起了同学的好奇心与求知欲望，对此现象设计了探究性实验．
（1）甲同学认为是溶液中的Fe2+的干扰造成的，大家经过理性分析，认为可以排除Fe2+的干扰，理由是体系中NO2逸出说明HNO3过量，不可能在溶液中残留有Fe2+．
（2）乙同学认为红色消失，说明Fe（SCN）3被破坏，红棕色NO2说明了某些离子与HNO3发生了氧化还原反应，推测可能是KSCN与HNO3作用．KSCN溶液是一种无色液体，根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推测SCN-中碳原子的杂化轨道类型是sp杂化．
（3）根据乙同学的观点，设计了实验方案1，往浓HNO3中逐滴加入KSCN溶液，实验开始时无明显现象，一段时间后溶液慢慢变红色至深红色，突然剧烈反应产生大量气泡，放出红棕色气体，而溶液红色消失变为浅绿色，溶液温度升高；继续滴入KSCN，溶液变为浅蓝色，最后变成无色．将产生的气体通入过量的Ba（OH）2溶液，产生浑浊，并剩余一种非极性气体；向反应后的溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀，写出向浓HNO3中滴入KSCN的离子方程式2SCN-+22NO3-+20H+=2SO42-+2CO2↑+22NO2↑+N2↑+10H2O．
（4）丙同学认为SCN-的性质还可进一步探究，设计了方案2，向Fe（SCN）3中分别滴加过量的氯水、溴水，溶液的红色均消失变为黄色，而加入碘水时溶液的颜色基本不变．丙同学的设计意图是比较硫氰根离子与氯离子、溴离子、碘离子的还原性强弱．
（5）通过本次探究，可以得出以下结论：
a．用SCN-间接检验Fe2+时应注意加入的氧化剂不能过量；
b．与SCN-反应使溶液变红的不一定（填一定或不一定）是Fe3+．
13．银氨溶液可用于检测CO气体，实验室研究的装置如图：
已知：银氨溶液制备反应为：Ag++2NH3•H2O═[Ag（NH3）2]++2H2O．反应结束后试管C底部有黑色沉淀生成，分离出上层清液和底部黑色固体备用．
（1）甲酸（HCOOH）遇浓硫酸分解生成CO和H2O，该反应体现浓硫酸的脱水性（填“强氧化性”或“脱水性”）．
（2）装置A中软管的作用是恒压，使甲酸溶液能顺利滴下．
（3）为验证上层清液中产物的成分，进行如下实验：
a．测得上层清液pH为10．
b．向上层清液中滴加几滴Ba（OH）2溶液，发现有白色浑浊出现，同时产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体．
c．取新制的银氨溶液滴加几滴Ba（OH）2溶液，无明显现象．
①实验c的目的是对比试验，排除银氨溶液对产物检验的干扰．
②根据上述实验现象判断，上层清液中产物成分为（NH4）2CO3或NH4+、CO32-（填化学符号）．
（4）设计实验证明黑色固体的成分是Ag：可供选择的试剂有：浓硫酸、浓硝酸、NaOH溶液、NaCl溶液．
取少量上述黑色固体，用蒸馏水洗净，滴加浓硝酸，固体全部溶解并有少量红棕色气体产生，继续滴加NaCl溶液，能产生白色沉淀，说明黑色固体为单质银，说明黑色固体是Ag单质．（补充必要的实验内容及实验现象）
（5）从银氨溶液中回收银的方法是：向银氨溶液中加入过量盐酸，过滤，向沉淀AgCl中加入羟氨（NH2OH），充分反应后可得银，羟氨被氧化为N2．
①写出生成AgCl沉淀的离子反应Cl-+[Ag（NH3）2]++2H+=AgCl↓+2NH4+．
②若该反应中消耗6.6g羟氨，理论上可得银的质量为21.6g．
20．由实验现象推出的结论正确的是（　　）
选项实验方案现象结论
A将水垢置于盛食醋的试管中有气泡产生醋酸的酸性比碳酸强
B用湿润的蓝色试纸检验某气体试纸变红气体是酸性氧化物
C向饱和Na2CO3溶液中通入CO2有晶体析出NaHCO3不溶于水
D向酚酞溶液中加少量Na2O2溶液变红Na2O2是碱性氧化物
A．AB．BC．CD．D
17．β-紫罗兰酮是存在于玫瑰花、番茄等中的一种天然香料，它经多步反应可合成维生素A1．
下列说法正确的是（　　）
A．β-紫罗兰酮在核磁共振氢谱图中有7组峰
B．β-紫罗兰酮与中间体X互为同分异构体
C．1mol中间体X最多能与2mol H2发生加成反应
D．维生素A1能发生取代反应、加成反应和氧化反应
18．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K=$\frac{c（CO）•c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）•c（{H}_{2}）}$．恒容时，温度升高，H2浓度减小．下列说法正确的是（　　）
A．该反应是焓变为负值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应化学方程式为CO2（g）+H2（g）  $?_{高温}^{催化剂}$   CO（g）+H2O（g）

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网