题目内容

14．自然界中，锰的主要矿石有软锰矿（主要成分Mn02）和菱锰矿（主要成分MnCO3 ）金属锰的提炼方式主要有火法和湿法两种．请回答下列问题：
（1）火法炼锰可用铝与软锰矿高温反应进行．该反应的化学方程式是4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn．
湿法炼锰有电解硫酸锰溶液法．电解锰的生产过程分为化合浸取、氧化净化、沉淀除杂及产品回收．其生产工艺流程如图：

已知：①菱锰矿中主要杂质是Fe2+、Co2+、Ni2+
②生成氢氧化物的pH如下表：
物质Fe（OH）2Ni（OH）2Co（OH）2Mn（OH）2Fe（OH）3
开始沉淀pH7.57.77.68.32.7
完全沉淀pH9.78.48.29.83.8
③有关难溶氢氧化物和硫化物pKsp数据（pKsp=-1gKsp）
难容物质Fe（OH）3Ni（OH）2Co（OH）2NiSCoS
pKsp38.5515.2614.718.4920.40
（2）菱锰矿粉与硫酸反应的化学方程式是MnCO3+H2SO4═MnSO4+H2O+CO2↑
（3）Mn02的作用是除去菱锰矿的硫酸浸取液中的Fe2+，该除杂过程的离子方程式是MnO2+2 Fe2++4H+═2 Fe3++Mn2++2H2O
（4）使用氨水的目的是调整pH到2.7-7.6之间（填pH范围，精确到小数点后1位数字）．在“浸出液”中加入硫化按的目的是作沉淀剂，生成NiS、CoS沉淀
（5）电解槽中使用的是惰性电极板，电解反应方程式为2MnSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2H2SO4+O2↑+2Mn．

分析 （1）二氧化锰和铝在高温下发生铝热反应生成氧化铝和Mn，
菱锰矿的主要成分是碳酸锰，和稀硫酸发生反应MnCO3+H2SO4═MnSO4+H2O+CO2↑，菱锰矿中主要杂质是Fe2+、Co2+、Ni2+，MnO2在酸性条件下能氧化Fe2+生成Fe3+，离子反应方程式为MnO2+2Fe2++4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，所以二氧化锰的作用是除去Fe2+，氨水是除去溶液中的过量稀硫酸，增大溶液pH，调节溶液的pH在2.7-7.6之间，使铁离子转化为Fe（OH）3沉淀，然后采用过滤方法得到滤渣A，滤渣A为Fe（OH）3；然后向滤液中加入硫化铵，使 Co2+、Ni2+转化为NiS、CoS沉淀，然后采用过滤方法除去沉淀B，B成分为NiS、CoS沉淀，向净化液中加入硫酸铵，用惰性电极电解硫酸锰溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上锰离子放电生成Mn，最后得到硫酸溶液，硫酸循环利用，据此分析解答．

解答 解：（1）二氧化锰和铝在高温下发生铝热反应生成氧化铝和Mn，化学反应方程式为4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn，
故答案为：4Al+3MnO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+3Mn；
菱锰矿的主要成分是碳酸锰，和稀硫酸发生反应MnCO3+H2SO4═MnSO4+H2O+CO2↑，菱锰矿中主要杂质是Fe2+、Co2+、Ni2+，MnO2在酸性条件下能氧化Fe2+生成Fe3+，离子反应方程式为MnO2+2Fe2++4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，所以二氧化锰的作用是除去Fe2+，氨水是除去溶液中的过量稀硫酸，增大溶液pH，调节溶液的pH在2.7-7.6之间，使铁离子转化为Fe（OH）3沉淀，然后采用过滤方法得到滤渣A，滤渣A为Fe（OH）3；然后向滤液中加入硫化铵，使 Co2+、Ni2+转化为NiS、CoS沉淀，然后采用过滤方法除去沉淀B，B成分为NiS、CoS沉淀，向净化液中加入硫酸铵，用惰性电极电解硫酸锰溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上锰离子放电生成Mn，最后得到硫酸溶液，硫酸循环利用，
（2）碳酸锰和稀硫酸反应生成硫酸锰、二氧化碳和水，反应方程式为MnCO3+H2SO4═MnSO4+H2O+CO2↑，
故答案为：MnCO3+H2SO4═MnSO4+H2O+CO2↑；
（3）MnO2在酸性条件下能氧化Fe2+生成Fe3+，离子反应方程式为MnO2+2Fe2++4H+═2Fe3++Mn2++2H2O，
故答案为：MnO2+2 Fe2++4H+═2 Fe3++Mn2++2H2O；
（4）氨水是除去溶液中的过量稀硫酸，增大溶液pH，调节溶液的pH在2.7-7.6之间，使铁离子转化为Fe（OH）3沉淀；
硫化铵使 Co2+、Ni2+转化为NiS、CoS沉淀而除去 Co2+、Ni2+，所以硫化铵的作用是作沉淀剂，生成NiS、CoS沉淀，
故答案为：2.7～7.6之间；作沉淀剂，生成NiS、CoS沉淀；
（5）用惰性电极电解硫酸锰溶液，阳极上氢氧根离子放电生成氧气、阴极上锰离子放电生成Mn，最后得到硫酸溶液，电极反应式为2MnSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2H2SO4+O2↑+2Mn，故答案为：2MnSO4+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2H2SO4+O2↑+2Mn．

点评 本题考查物质分离和提纯的综合应用，为高频考点，明确流程图中发生的反应及基本操作方法是解本题关键，熟练掌握元素化合物知识及基本反应原理，难点是溶液pH调节范围的判断，题目难度中等．

练习册系列答案
相关题目
4．将CO2转化成有机物可有效地实现碳循环．原子利用率为目标产物的总质量与全部反应物的总质量之比，则以下反应中理论上原子利用率最高的是（　　）
A．CO2+CH4$→_{△}^{催化剂}$CH3COOH
B．2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$C2H5OH十3H2O
C．2CO2+6H2$→_{△}^{催化剂}$CH2=CH2+4H2O
D．6CO2+6H2O$\stackrel{光照/叶绿素}{→}$C6H12O6+6O2
5．下列反应的离子方程式书写正确的是（　　）
A．用醋酸去水垢：CaCO3+2H+═Ca2++H2O+CO2↑
B．氯化铝与足量氨水反应：Al3++3NH3•H2O═3NH4++Al（OH）3↓
C．利用腐蚀法制作印刷线路板：Fe3++Cu═Fe2++Cu2+
D．稀硫酸与氢氧化钡溶液反应：H++SO42-+Ba2++OH-═BaSO4↓+H2O
2．已知NaHSO3溶液呈酸性，NaHCO3溶液呈碱性．现有浓度均为0.1mol/L的NaHSO3溶液和NaHCO3溶液，两种溶液中各种粒子的物质的量浓度的关系中（R表示S元素或C元素），一定正确的是（　　）
A．c（Na+）＞c（HRO3-）＞c（H+）＞c（RO32-）＞c（OH-）
B．c（HRO3-）+c（RO32-）+c（OH-）=c（H+）+c（Na+）
C．c（Na+）=c（HRO3-）+c（H2RO3）+c（RO32-）
D．两溶液中c（Na+）、c（HRO3-）、c（RO32-）分别相等
9．在相同温度下，体积均为2.5L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.6kJ•mol-1实验测得起始、平衡时的有关数据如下表，下列叙述错误的是（　　）
容器编号起始各物质的物质的量（mol）达到平衡时能量变化
N2H2NH3
①130放出23.15kJ能量
②0.92.70.2放出QkJ能量
A．容器①、②中反应的化学平衡常数相等
B．平衡时，两容器中氨的体积分数均约为14.3%
C．反应②达到平衡时，放出的热量Q=23.15 kJ
D．若①的体积为5.0 L，则达到平衡时放出的热量小于23.15 kJ
19．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
A．乙酸乙酯与氢氧化钠溶液反应：CH3COOC2H5+OH-→CH3COOH+C2H5O-
B．用银氨溶液检验乙醛的醛基：CH3CHO+2Ag（NH3）2OH$\stackrel{水浴加热}{→}$CH3COO-+NH4++3NH3+2Ag↓+H2O
C．向苯酚钠溶液中通入少量的CO2：CO2+H2O+2C6H5O-→2C6H5OH+2CO32-
D．甘氨酸与氢氧化钠溶液反应：H2N-CH2COOH+OH-→H2N-CH2COO-+H2O
6．有机物A的结构简式是，它可以通过不同的反应得到下列物质：
B．  C．D．  E．
（1）E中含氧官能团的名称为羧基．
（2）写出A制取C、D两种物质的有机类型：C消去反应、D缩聚反应．
（3）写出由A制取B的化学方程式：．
3．莽草酸是合成治疗禽流感的药物--达菲（Tamiflu）的原料之一．莽草酸是A的一种同分异构体．A的结构简式如下：
（提示：环丁烷 可简写成    ）
（1）A与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式（有机物用结构简式表示）是
（2）17.4g A与足量碳酸氢钠溶液反应，生成二氧化碳的体积（标准状况）为2.24L
（3）B的同分异构体中既含有酚羟基又含有酯基的共有3种．
4．下列化合物中，在常温下以液态形式存在的是（　　）
A．甲醛B．甲醇C．丁烷D．丙烯

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