题目内容

6．软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质，工业上用软锰矿制取MnSO4•H2O的流程如下：

已知：①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表
金属阳离子Fe3+Al3+Mn2+Mg2+
完全沉淀时的PH值3.25.210.412.4
②温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低．
（1）“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为SO2+MnO2═Mn2++SO42-；
（2）第1步除杂中加入H2O2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+．
（3）第1步除杂中形成滤渣l的主要成分为Al（OH）3、Fe（OH）3（填化学式），调pH至5-6所加的试剂，可选择a、b（填以下试剂的序号字母）；  a．Cao    b．MgO    c．Al2O3    d．氨水
（4）第2步除杂，主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应氟化物沉淀除去，写出MnF2除去Mg2+的离子反应方程式MnF2+Mg2+═Mn2++MgF2，该反应的平衡常数数值为7.2×107．
（已知：MnF2的Ksp=5.3×10-3；CaF2的Ksp=1.5×10-10；MgF2的Ksp=7.4×10-11）：
（5）采用“趁热过滤”操作的原因是因为减少MnSO4•H2O在水中的溶解，得到更所得产品．
（6）取少量MnSO4•H2O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是Mn2++2H2O?Mn（OH）2+2H+（用离子方程式表示），该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c（SO42-）＞c（Mn2+）＞c（H+）＞c（OH-）．

分析 由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等杂质，加硫酸溶解后，发生SO2+MnO2═MnSO4，调节pH，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe（OH）3、Al（OH）3，然后除去钙离子，结合表格数据可知CaF2的溶度积较小，且不引入新杂质加MnF2，最后蒸发浓缩、趁热过滤（防止低温MnSO4•H2O溶解而减少），以此来解答．

解答 解：由流程可知，软锰矿的主要成分为MnO2，还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO等杂质，加硫酸溶解后，发生SO2+MnO2═MnSO4，调节pH，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe（OH）3、Al（OH）3，然后除去钙离子，结合表格数据可知CaF2的溶度积较小，且不引入新杂质加MnF2，最后蒸发浓缩、趁热过滤（防止低温MnSO4•H2O溶解而减少），
（1）根据FeSO4在反应条件下将MnO2还原为MnSO4，Fe2+被氧化为Fe3+，故“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为SO2+MnO2═Mn2++SO42-，故答案为：SO2+MnO2═Mn2++SO42-；
（2）加入过氧化氢是亚铁离子氧化成铁离子，故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+；
（3）调节pH至5～6，由氢氧化物的沉淀pH可知，铁离子、铝离子转化为沉淀，则滤渣I为Fe（OH）3、Al（OH）3，除杂过程中不能引入新杂质，所以可加氧化钙和氧化镁调节溶液的PH，故答案为：Al（OH）3、Fe（OH）3；a、b；
（4）氟化锰是难溶物，书写离子方程式用化学式，反应方程式为：MnF2+Mg2+═Mn2++MgF2；K=$\frac{c（M{n}^{2+}）}{c（M{g}^{2+}）}$=$\frac{c（M{n}^{2+}）×{c}^{2}（{F}^{-}）}{c（M{g}^{2+}）×{c}^{2}（{F}^{-}）}$=$\frac{5.3×1{0}^{-3}}{7.4×1{0}^{-11}}$=7.2×107，故答案为：MnF2+Mg2+═Mn2++MgF2；7.2×107；
（5）温度高于27℃时，MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，所以采用趁热过滤，减少MnSO4•H2O在水中的溶解，故答案为：因为减少MnSO4•H2O在水中的溶解，得到更所得产品；
（6）MnSO4是强酸弱碱盐，水解呈酸性，方程式为：Mn2++2H2O?Mn（OH）2+2H+；离子浓度大小为：不水解离子＞水解的离子＞显性的离子＞隐性的离子，所以离子浓度大小为：c（SO42-）＞c（Mn2+）＞c（H+）＞c（OH-），故答案为：Mn2++2H2O?Mn（OH）2+2H+；c（SO42-）＞c（Mn2+）＞c（H+）＞c（OH-）．

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
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10．恒温恒容的密闭容器中盛有2mol SO3，发生反应2SO3（g）?2SO2（g）+O2（g），一定条件下平衡时SO2所占的体积百分数为M，若相同条件相同容器中，最初放入4mol SO3，则平衡时，SO2的体积百分数为N，下列结论正确的是（　　）
A．M=NB．M＞NC．M＜ND．无法比较
11．下列物质不能通过化合反应而得到的是（　　）
A．NO2B．Fe（OH）3C．FeCl2D．H2SiO3
8．下列性质对应于晶体类型的说法较为合理的是（　　）
①熔点1070℃，易溶于水，水溶液导电
②熔点10.34℃，液态不导电，水溶液导电
③能溶于CS2，熔点112.8℃，沸点444.6℃
④熔点97.81℃，质软导电，密度为0.97g•cm-3．
A．①离子晶体②分子晶体③分子晶体④金属晶体
B．①原子晶体②分子晶体③分子晶体④金属晶体
C．①离子晶体②分子晶体③金属晶体④金属晶体
D．①原子晶体②离子晶体③分子晶体④分子晶体
1．某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4•7H2O．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：
沉淀物开始沉淀时的pH完全沉淀时的pH
Al（OH）33.85.2
Fe（OH）32.73.2
Fe（OH）27.69.7
Ai（OH）27.19.2
（1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑、Al2O3+2OH-=2AlO2-+3H2O．
（2）“酸浸”时所加入的酸是H2SO4 （填化学式）；酸浸后，经操作a分离出固体①后，溶液中可能含有的金属离子是Ni2+、Fe2+、Fe3+．
（3）加入H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O．
（4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是3.2-7.1．
（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeSO4•7H2O），其原因可能是H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保温时间不足导致Fe2+未被完全氧化造成的（写出一点即可）．
（6）NiS04•7H20可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni（OH）2+OH-．
（7）一般认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol/L时，沉淀已经完全．请利用上表中数据，估算Fe（OH）2的溶度积常数1×10-13.6（mol/L）3，和可逆反应Fe2++2H2O=2H++Fe（OH）2 在25℃时的平衡常数1×10-14.4（mol/L）．
11．某酸性溶液中含有NH4+、Cl-、H+、OH-四种离子，下列叙述正确的是（　　）
A．该溶液可能由pH=3盐酸与pH=11的NH3•H2O溶液等体积混合而成
B．该溶液可能由等物质的量浓度的NH3•H2O与盐酸以2：1的体积比混合
C．该溶液中由水电离出的氢离子浓度一定大于1.0×10-7mol•L-1
D．加入一定量NH3•H2O，c（NH4+）可能大于、等于或小于c（Cl-）
18．写出下列基团（或官能团）的名称或结构简式：
名称：-CH2CH3乙基、-OH羟基、RCOOR′酯基、-X卤素原子
结构简式：醛基-CHO、羧基-COOH、双键-C=C-、三键-C≡C-．
15．化学与生化、社会密切相关，下列说法不正确的是（　　）
A．维生素在天然食品中含量丰富，所以加工后的食品中维生素的含量也高
B．2M+N=2P+2Q，2P+M=Q（M、N为原料，Q为期望产品）符合“化学反应的绿色化”的要求
C．稀的双氧水可用于清洗伤口，以达到杀菌、消毒的目的
D．可以用Si3N4、Al2O3制作高温结构陶瓷制品
16．白藜芦醇是一种抗肿瘤的药物，合成它的一种路线如下：

（1）化合物F中的含氧官能团的名称是羧基和醚键．
（2）反应④中加入试剂X的分子式为C9H10O3，X的结构简式为．
（3）在①～④反应中，属于取代反应的是①②③（填序号）．
（4）D的一种同分异构体满足下列条件：
Ⅰ．属于α氨基酸：Ⅱ．能使溴水褪色，但不能使FeCl3溶液显色；Ⅲ．分子中有7种不同化学环境的氢，且苯环上的一取代物只有一种．写出该同分异构体的结构简式：（任写一种）．
（5）根据已有知识并结合相关信息，写出以乙醛为原料制备CH3CH═C（CH3）COOH的合成路线流程图（无机试剂任用）．合成路线流程图示例如下：H2C═CH2$→_{△}^{HBr}$CH3CH2Br$→_{△}^{NaOH溶液}$CH3CH2OH．

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