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4．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；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1～2mL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c（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，据此答题．

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-）=$\frac{1.8×10{\;}^{-11}}{1.0}$×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，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-）=$\frac{1.8×10{\;}^{-11}}{1.0}$×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，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
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14．软锰矿（主要成分为MnO2）可用于制备锰及其化合物．
（1）早期冶炼金属锰的一种方法是先煅烧软锰矿生成Mn3O4，再利用铝热反应原理制得锰，该铝热反应的化学方程式为8Al+3Mn3O4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Al2O3+9Mn．
（2）现代冶炼金属锰的一种工艺流程如下图所示：
                           
下表为t℃时，有关物质的pKsp（注：pKsp=-lgKsp）．
 物质Fe（OH）3Cu（OH）2Ca（OH）2Mn（OH）2CuSCaSMnSMnCO3
 pKsp37.419.325.2612.735.25.8612.610.7
软锰矿还原浸出的反应为：
12MnO2+C6H12O6+12H2SO4=12MnSO4+CO2↑+18H2O
①该反应中，还原剂为C6H12O6．写出一种能提高还原浸出速率的措施：升高反应温度或将软锰矿研细等．
②滤液1的pH＞（填“＞”、“＜”或“=”）MnSO4浸出液的pH．
③加入MnF2的主要目的是除去Ca2+（填Ca2+、Fe3+或Cu2+）
（3）由MnSO4制取MnCO3
往MnSO4溶液中加入过量NH4HCO3溶液，该反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+H2O+CO2↑；若往MnSO4溶液中加入（NH4）2CO3溶液，还会产生Mn（OH）2，可能的原因有：MnCO3（s）+2OH-（aq）?Mn（OH）2（s）+CO32-（aq），t℃时，计算该反应的平衡常数K=100（填数值）．
15．钡盐生产中排出大量的钡泥[主要含BaCO3、BaSO3、Ba（FeO2）2等]，某主要生产BaCO3的化工厂利用钡泥制取Ba（NO3）2晶体及其他副产物，其部分工艺流程如下：

已知：i Fe（OH）3和Fe（OH）2完全沉淀时，溶液的pH分别为3.2和9.7．
ii Ba（NO3）2在热水中溶解度较大，在冷水中溶解度较小．
iii KSP（BaSO4）=1.1×10-10，KSP（BaCO3）=5.1×10-9．
（1）该厂生产的BaCO3因含有少量BaSO4而不纯，提纯的方法是：将产品加入足量的饱和Na2CO3溶液中，充分搅拌，过滤，洗涤．用离子方程式和必要的文字说明提纯原理：BaSO4（s）+CO32-（aq）?BaCO3（s）+SO42-（aq），增大碳酸根离子的浓度，使平衡正向移动从而除去BaSO4杂质．
（2）上述流程酸溶时，Ba（FeO2）2与HNO3反应生成两种硝酸盐，化学方程式为：Ba（FeO2）2+8HNO3=Ba（NO3）2+2Fe（NO3）3+4H2O．
（3）该厂结合本厂实际，选用的X为③（从下列选项中选择）；废渣2为Fe（OH）3（写出化学式）．
①BaCl2    ②Ba（NO3）2    ③BaCO3   ④Ba（OH）2
（4）过滤3后的母液应循环到容器c中．（填“a”、“b”或“c”）
（5）称取w g晶体溶于蒸馏水，加入足量的硫酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，称量沉淀质量为mg，则该Ba（NO3）2的纯度为$\frac{261m}{233w}$×100%．
12．下列说法正确的是（　　）
A．互称为同分异构体的物质不可能具有相同的通式
B．具有相同官能团的有机物不一定是同系物
C．糖类、油脂、蛋白质都是仅含C、H、O元素的有机物
D．燃烧产物是CO2、H2O的有机物一定烃类
19．硝酸与合成氨工业密切相关，氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径．完成下列计算：
（1）．合成氨时，假设100L的氮气与氢气（体积比为1：3）的混合气体通过氨合成塔充分反应后，体积变为90L，则氮气的转化率为20%．（写出计算过程，计算结果请用百分数表示）
（2）．标准状况下，将500L氨气溶于1L水中形成氨水，则此氨水质量分数为27.5%．（写出计算过程，计算结果请用百分数表示，并保留1位小数）
（3）．氨氧化法是将氨和空气的混合气通过灼热的铂铑合金网，在合金网的催化下，氨被氧化成一氧化氮（NO）．此时温度很高，水以水蒸气的形式存在，NO也不与O2反应．若氨气与氧气物质的量之比为1：1.7时，氨的转化率可达95%，计算反应后NO的体积分数9.8%．（设氧气在空气中的体积分数为20%，写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数）
（4）．一氧化氮继续氧化为二氧化氮，二氧化氮溶于水可得硝酸．为测定某18K金样品的组成，将2.832g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO2和N2O4的混合气体224mL（折算至标准状况，下同），将该混合气体与84mL O2混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收．（ 已知金不溶于浓硝酸）
填写该18K金的成分表（写出计算过程，计算结果请用百分数表示并保留1位小数，若不含该金属则填0）．
18K金成分AuAgCu
含量（质量分数）75%11.44%13.56%
9．某海域海水一些化学成分如表所示，已知：25℃时，
Ksp（CaCO3）=2.8×10-9，Ksp（MgCO3）=6.8×10-6，Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11．
海水成分Na+Ca2+Mg2+HCO3-Zn2+
含量/mol•L-10.40.0020.0450.00210-7
某化学小组同学欲在实验制备MgCl2，并提取Zn．设计流程如图：

[假设①②过程溶液体积不变，忽略分离过程的损失]
（1）25℃时测得海水的pH＞ 7.0（填“＞”、“＜”、“﹦”），其原因是HCO3-+H2O?H2CO3+OH-（写离子方程式）．
（2）如图为溶液pH与对应的Zn2+、[Zn（OH）4]2-物质的量浓度的对数坐标图．请结合图中数据回答：试剂Y的化学式为HCl；由滤液F到沉淀C过程（一般认为离子浓度低于10-5mol/L就是沉淀完全），则调节的pH范围为8＜pH＜12．

（3）同学们发现，把MgCl2溶液蒸干、灼烧所得的白色固体难溶于水，你认为其主要成分是MgO．原因是（用化学方程式表示）MgCl2+2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）2↓+2HCl↑、Mg（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H2O．
（4）由图中c（Zn2+）计算Zn（OH）2的溶度积Ksp=10-17．
16．氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用．
（1）室温下，0.1mol/L的亚硝酸（HNO2）、次氯酸的电离常数Ka分别为：7.1×10-4，2.98×10-8．将0.1mol/L的亚硝酸稀释100倍，c（H+）将减小（填“不变”、“增大”、“减小”）；Ka值将（填“不变”、“增大”、“减小”）不变．写出HNO2、HClO、NaNO2、NaClO四种物质之间发生的复分解反应的离子方程式HNO2+ClO-=NO2-+HClO．
（2）羟胺（NH2OH） 可看成是氨分子内的l 个氢原子被羟基取代的产物，常用作还原剂，其水溶液显弱碱性．已知NH2OH 在水溶液中呈弱碱性的原理与NH3在水溶液中相似，请用电离方程式表示其原因NH2OH+H2O?[NH3OH]++OH-．
（3）亚硝酸钠与氯化钠都是白色粉末，且都有咸味，但亚硝酸盐都有毒性，通常它们可以通过加入热的白醋鉴别，亚硝酸钠遇到白醋会产生一种红棕色刺激性气味气体和一种无色刺激性气味气体，该反应的离子方程式为2NO2-+2CH3COOH═NO2+NO+2CH3COO-+H2O．
（4）磷及部分重要化合物的相互转化如右图所示．
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO2的作用是用于造渣（CaSiO3），焦炭的作用是做还原剂．
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO4溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO4所能氧化的白磷的物质的量为0.05mol．
（5）若处理后的废水中c（PO43-）=4×10-7 mol•L-1，溶液中c（Ca2+）=5×10-6mol•L-1．（已知Ksp[Ca3（PO4）2]=2×10-29）
13．某学生进行了“浓度影响化学反应速率”的探究实验，原始数据记录如下：
Zn的质量H2SO4的浓度收集20mL H2所需的时间
①12g（锌粒）0.1mol/L153s
②10g（锌粉）0.1mol/L125s
③10g（锌粉）0.2mol/L62s
（1）比较三组数据，初步得出的结论是：当其他条件不变时，H2SO4（填化学式）的浓度增加，反应速率加快（填“加快”、“减慢”或“不变”）；
（2）写出该反应的化学方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，该反应中还原剂是Zn，从反应分类角度来看，该反应既属于氧化还原反应，又属于置换反应（填四大基本反应类型之一）．
14．化合物G（结构如图）是合成抗癌药氨柔比星的中间体．下列说法正确的是（　　）
A．该有机物的分子式为C12H14NO4
B．该有机物既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应
C．该有机物中含有2个手性碳原子
D．1mol该有机物最多只能与1molBr2发生取代反应

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