题目内容
【题目】以软锰矿(主要成分为MnO2)和硫锰矿(主要成分为MnS)为原料制备硫酸锰晶体的工艺流程如下:
(1)滤渣中存在一种非金属单质,则酸浸过程中的化学方程式为_________________________________。
(2)实验室常用氧化还原法测定MnSO4·H2O晶体的纯度,原理如下:2Mn2++NO3-+4PO43-+2H+===2[Mn(PO4)2]3-+NO2-+H2O NH4++NO2-===N2↑+2H2O [Mn(PO4)2]3-+Fe2+===Mn2++[Fe(PO4)2]3-;称取MnSO4·H2O样品1.000 0 g,溶于适量水,以磷酸作配位剂,加入过量硝酸铵,在220~240 ℃下充分反应。然后以N—苯代邻氨基苯甲酸作指示剂,用0.100 0 mol·L-1硫酸亚铁铵标准溶液滴定生成的[Mn(PO4)2]3-至终点。重复操作3次,记录数据如下表:
滴定次数 | 标准液读数mL | |
滴定前 | 滴定后 | |
1 | 0.10 | 20.20 |
2 | 1.32 | 21.32 |
3 | 1.05 | 20.95 |
①已知:Fe2++NO2-+2H+===Fe3++NO↑+H2O。
测定过程中,硝酸铵的作用是____________________和____________________。
②若滴定过程中标准溶液硫酸亚铁铵不是新配置的,所测定的MnSO4·H2O晶体的纯度将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
③计算样品中MnSO4·H2O的质量分数(写出计算过程)__________________。
【答案】MnO2+MnS+2H2SO4===2MnSO4+S+2H2O 将试样中的二价锰定量氧化成三价锰 与产生的亚硝酸盐反应消除对滴定的影响 偏高 消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为20.00 mL。
2MnSO4·H2O~2[Mn(PO4)2]3-~2Fe2+
n(MnSO4·H2O)=n(Fe2+)=20.00 mL×10-3 L·mL-1×0.100 0 mol·L-1=2×10-3 mol
样品中MnSO4·H2O的质量分数为=33.8%
【解析】
软锰矿和硫锰矿在稀硫酸中酸浸,发生反应,得到滤渣,含有S,过滤得到滤液中含硫酸锰和稀硫酸,经过结晶得到硫酸锰晶体;用0.100 0 mol·L-1硫酸亚铁铵标准溶液测定流程图中MnSO4H2O晶体样品的纯度,主要是和生成的[Mn(PO4)2]3-反应,据此分析。
(1)MnO2是两性化合物,在酸性条件之下是一种氧化剂,根据流程图分析,MnO2和MnS在稀硫酸中反应生成一种非金属单质,即滤渣1,同时产生MnSO4,是一个氧化还原反应,则“酸浸”时反应的化学方程式为为:MnO2+MnS+2H2SO4===2MnSO4+S+2H2O,
故答案为:MnO2+MnS+2H2SO4===2MnSO4+S+2H2O;
(2)①由原理反应:2Mn2++NO3-+4PO43-+2H+===2[Mn(PO4)2]3-+NO2-+H2O NH4++NO2-===N2↑+2H2O可知,硝酸铵的作用是将试样中的二价锰定量氧化成三价锰和与产生的亚硝酸盐反应消除对滴定的影响。
故答案为:将试样中的二价锰定量氧化成三价锰;与产生的亚硝酸盐反应消除对滴定的影响;
②若滴定过程中标准溶液硫酸亚铁铵不是新配置的,部分Fe2+被氧化为Fe3+,滴定时消耗的标准液偏多,故所测定的MnSO4·H2O晶体的纯度将会偏高。
故答案为:偏高;
③用0.100 0 mol·L-1硫酸亚铁铵标准溶液测定流程图中MnSO4H2O晶体样品的纯度,主要是和生成的[Mn(PO4)2]3-反应,取MnSO4·H2O样品1.000 0 g,
三次消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为=20.00 mL。
根据关系式:2MnSO4·H2O~2[Mn(PO4)2]3-~2Fe2+
n(MnSO4·H2O)=n(Fe2+)=20.00 mL×10-3 L·mL-1×0.100 0 mol·L-1=2×10-3 mol,
样品中MnSO4·H2O的质量分数为=×100%=33.8%,
故答案为:消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液平均值为20.00 mL。
2MnSO4·H2O~2[Mn(PO4)2]3-~2Fe2+
n(MnSO4·H2O)=n(Fe2+)=20.00 mL×10-3 L·mL-1×0.100 0 mol·L-1=2×10-3 mol
样品中MnSO4·H2O的质量分数为=33.8%。
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【题目】在2 L的密闭容器内,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
n(NO)(mol) | 0.020 | 0.010 | 0.008 | 0.007 | 0.007 | 0.007 |
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=_____________________。已知:K300℃>K350℃,则该反应是______热反应。
(2)右图表示NO2的变化的曲线是_______。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=_______________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度 c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
【题目】锰及其化合物在工农业生产和科技领域具有广泛的应用。
Ⅰ.溶液中的Mn2+可被酸性(NH4)2S2O8溶液氧化为MnO4-,该方法可用于检验Mn2+。
(1)用酸性(NH4)2S2O8溶液检验Mn2+时的实验现象为________________________。
(2)该反应的离子方程式为_____________________。
(3)(NH4)2S2O8可视为由两分子琉酸缩合所得,若硫酸的结构简式为,则H2S2O8的结构简式为 ________________。
Ⅱ.实验室用含锰废料(主要成分为MnO2,还含有少量Al2O3、MgO、SiO2)为原料制备Mn的工艺流程如下图所示。
已知:①部分难溶物的溶度积常数如下表所示。
难溶物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 | Mn(OH)2 |
溶度积常数 | 4.0×10-38 | 1.0×10-33 | 1.8×10-11 | 1.8×10-13 |
②当溶液中离子浓度≤1.0×10-5mol L-1时,可认为该离子沉淀完全。
(1)“酸浸”时,MnO2将Fe氧化为Fe3+,该反应的离子方程式为________________________;该过程中浸出时间和液固比对锰浸出率的影响分别如下图所示。
则适宜的浸出时间和液固比分别为____________、____________。
(2)若“酸浸”后所得滤液中c(Mn2+)=0.18molL-1,则应“调pH”的范围为________________________。
(3)“煅烧”反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。“还原”时发生的置换反应在化学上又叫作__________。