Question

【题目】软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4·H2O，反应的化学方程式为MnO2+SO2MnSO4。

(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化____L(标准状况)SO2。

(2)已知:Ksp[Al(OH)3]=1×10-33，Ksp[Fe(OH)3]=3×10-39，pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于1×10-6mol·L-1)，需调节溶液pH范围为____。

(3)下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制结晶温度范围为____。

(4)准确称取0.171 0 g MnSO4·H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2+全部氧化成Mn3+，用c(Fe2+)=0.050 0 mol·L-1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3+被还原为Mn2+)，消耗Fe2+溶液20.00 mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)_____。

Answer 1

【答案】4.48 5.0<pH<7.1 高于60℃ 根据氧化还原反应中得失电子守恒: n(Mn3+)×1=n(Fe2+)×1=20.00×10-3L×0.050 0 mol·L-1=1.00×10-3mol，根据锰元素守恒，m(MnSO4·H2O)=1.00×10-3mol×169 g·mol-1=0.169g，样品的纯度是×100%≈98.8%

【解析】

（1）根据MnO2+SO2=MnSO4可知，n（SO2）=n（MnO2）；

（2）pH=7.1时Mn（OH）2开始沉淀．室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，结合Al（OH）3完全变成沉淀时的pH、Fe（OH）3完全变成沉淀时的pH分析；

（3）从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体，根据图上信息，高于60℃以后MnSO4H2O的溶解度减小，而MgSO46H2O的溶解度增大，因此控制结晶温度范围是高于60℃；

（4）根据氧化还原反应中得失电子守恒：n（Mn3+）×1=n（Fe2+）×1=0.02L×0.0500mol=1.00×10-3mol，根据Mn元素守恒，m（MnSO4H2O）=1.00×10-3mol×169g/mol=0.169g，以此计算纯度。

（1）根据反应方程式，n(SO2)=n(MnO2)= mol=0.2mol，因此V(SO2)=0.2×22.4L=4.48L；

（2）制备MnSO4，再根据信息，pH小于7.1，氢氧化铝完全变成沉淀时的pH：Ksp[Al(OH)3]=1×10－33=c(Al3＋)×c3(OH－)，c(Al3＋)=1×10－6mol·L－1，得出：c(OH－)=1×10－9mol·L－1，c(H＋)=Kw/c(OH－)=10－5，pH=5，同理计算出Fe(OH)3完全变成沉淀时，pH约为3.5，故范围是：5.0<pH<7.1；

（3）从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，根据图上信息，高于60℃以后MnSO4·H2O的溶解度减小，而MgSO4·6H2O的溶解度增大，因此控制结晶温度范围是高于60℃，这样可以得到纯净的MnSO4·H2O；

（4）根据氧化还原反应中得失电子守恒：n(Mn3+)×1=n(Fe2+)×1=20.00×10－3×0．0500mol=1．00×10－3mol，根据Mn元素守恒，m（MnSO4·H2O）=1．00×10－3×169g=0．169g，纯度是：×100%=98.8%。