Question

利用含锰废水（主要含Mn²⁺、SO₄^2-、H⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺）可制备高性能磁性材料碳酸锰（MnCO₃）。其中一种工业流程如下：

已知某些物质完全沉淀的pH值如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Cu(OH)2	Mn(OH)2	CuS	MnS	MnCO3
沉淀完全时的PH	3.7	5.2	6.4	9.8	≥0	≥7	≥7

回答下列问题：
（1）若下列物质均能把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，则过程①中可选择加入的氧化剂是        。
a．Cl₂         b．MnO₂      c．浓HNO₃     d．H₂O₂   
（2）过程②中，所得滤渣的成分是        。
（3）过程③中，搅拌的目的是       ，发生反应的离子方程式是        。
（4）过程④中，若生成的气体J可使澄清石灰水变浑浊，则生成MnCO₃反应的离子方程式是___________。
（5）由MnCO₃可制得重要的催化剂MnO₂，MnCO₃ +O₂ → MnO₂ + CO₂。
现在空气中加热 460.0 g的MnCO₃，得到332.0 g产品，若产品中杂质只有MnO，则该产品中MnO₂的质量分数是       。（摩尔质量/g·：MnCO₃ 115   MnO₂ 87  MnO 71）

Answer 1

（1）b d（2）Fe(OH)₃、Al(OH)₃（3）使MnS 与 Cu²⁺快速、充分反应，MnS + Cu²⁺ = Mn²⁺ + CuS↓（4）Mn²⁺ + 2HCO₃^- = MnCO₃ + CO₂↑+H₂O（5）78.6%

解析试题分析：（1）把Fe²⁺氧化为Fe³⁺除去杂质，加入的试剂至少要满足两个条件：加入的试剂只能与杂质反应，不能与原物质反应；反应后不能引入新的杂质，四个选项中，MnO₂反应生成需要的Mn²⁺，H₂O₂反应后生成水，双氧水受热见光易分解，没有多余杂质，故bd正确；（2）调节pH在5.2，由题意知Fe²⁺和Al³⁺均以Fe(OH)₃和Al(OH)₃沉淀状态存在；（3）加入MnS是为了使其中Cu²⁺产生CuS沉淀除去，故搅拌目的是使MnS 与 Cu²⁺快速、充分反应，离子方程式MnS + Cu²⁺ = Mn²⁺ + CuS↓；（4）由题意知Mn²⁺和加入的HCO₃^-反应，产生CO₂气体和MnCO₃沉淀，故离子方程式Mn²⁺+2HCO₃^- =MnCO₃ +CO₂↑+H₂O；（5）MnCO₃受热分解为MnO，MnO部分氧化为MnO₂，产品中杂质有MnO，460.0 gMnCO₃，物质的量为4mol，受热产生4molMnO，设产生MnO₂物质的量为xmol，即有xmolMnO氧化，剩余MnO为(4-x)mol，产物的总质量为(4-x)mol×71g/mol+xmol×87g/mol=332g，x=3，则MnO₂的质量分数==78.6%
考点：铁盐和亚铁盐的相互转变；难溶电解质的溶解平衡；离子方程式的书写